Двигатель как работает мотоцикла. Как устроен двигатель мотоцикла

Как устроен двигатель мотоцикла

7. Принцип работы и устройство двигателя

vsemoto.ucoz.ru

Сердце мотоцикла. Двигатель.

Неискушенный покупатель чаще всего смотрит на единственный параметр мотоцикла, активно тиражируемый маркетологами – максимальную мощность. Следовательно, крутизна движка определяется исключительно поголовьем «лошадей». Отсюда рождаются мифы о том, что имеющий менее 100 л.с. мотор «не едет» и прочие глупости. Мы ни в коем случае не пытаемся отговорить тебя от покупки первого в жизни Yamaha R1, но перед походом в салон все же прочитай эту статью. И определись, чего ты хочешь от мотоцикла, какие задачи он будет выполнять и в каких условиях.

Итак, какие двигатели ставят на мотоциклы? Наибольшее распространение получили, конечно же, бензиновые двигатели внутреннего сгорания. Они бывают 2-тактными и 4-тактными.

Для движения мотоцикла используется механическая энергия, вырабатываемая поршневым двигателем внутреннего сгорания. В двигатель внутреннего сгорания входят следующие основные механизмы и системы:

1. Кривошипно-шатунный механизм. Воспринимает поршнем давление газов, образующихся при сгорании рабочей смеси. При этом возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

2. Механизм газораспределения. Служит для подачи в нужный момент рабочей смеси в камеру сгорания и удаления оттуда отработавших газов. В двухтактных двигателях роль этого механизма выполняют цилиндр и поршень. 3. Система зажигания служит для воспламенения сжатой смеси в цилиндре двигателя. 4. Система питания приготовляет рабочую смесь топлива с воздухом, необходимую для работы двигателя. 5. Система смазки. В двухтактных двигателях ИЖ-П3, ИЖ-Ю3 отдельной системы смазки нет. Смазка подается в цилиндр совместно с топливом.

Основным узлом двигателя является КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ (рис. 10, 12, 13). Он состоит из коленчатого вала 15, шатуна 4, поршня 2. Коленчатый вал в картере установлен на подшипниках. Нижняя головка. шатуна опирается через роликовый подшипник 7 на кривошипный палец б коленчатого вала. Коленчатый вал совершает вращательное движение. Верхняя головка шатуна шарнирно соединена с поршнем посредством поршневого пальца 11. Она производит возвратно-поступательное движение совместно с поршнем. Давление газов через поршневой палец поступательно движущегося поршня передается шатуну, от него кривошипному пальцу коленчатого вала. Под действием этого усилия коленчатый вал начинает вращаться. Так происходит в двигателе превращение тепловой энергии топлива в энергию движения.

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. Двигатели внутреннего сгорания, в которых рабочий цикл происходит за два хода поршня или за один полный оборот коленчатого вала, называются двухтактными.

В двухтактных двигателях газораспределение выполняет поршень. Цилиндр имеет расположенные на разном уровне окна, соединяющие его внутреннее пространство с карбюратором, картером и глушителем. Поршень при движении вверх и вниз открывает или закрывает эти окна в нужной последовательности, осуществляя газораспределение.

Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, называется верхней мертвой точкой (в.м.т.), а положение наименьшего удаления поршня от оси коленчатого вала называется нижней мертвой точкой (н.м.т.). Расстояние, которое проходит поршень от одной мёртвой точки до другой, называется ходом поршня. Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на 180'. Процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, называется тактом.

Первый такт. Поршень движется от н.м.т к в.м.т., в кривошипной камере образуется разрежение, и рабочая смесь из карбюратора после открытия поршнем впускного окна устремляется в кривошипную камеру (рис. 11а). Кривошипная камера - это пространство между коленчатым валом и герметично закрытым корпусом картера с объемом цилиндра до внутренней стенки головки поршня. При движении поршня вверх, одновременно с образующимся разрежением в кривошипной камере, над поршнем происходит сжатие ранее поступившей рабочей смеси, которая при подходе к в.м.т. поджигается искрой, проскакивающей между электродами свечи зажигания.

Второй такт. При сгорании смеси происходит резкое повышение температуры до 2000' - 2500'С и расширение газов, что вызывает увеличение давления до 25 - 30 кг/см2. Под действием давления поршень резко идет от в.м.т. к н.м.т. - происходит рабочий ход. Через шатун эта сила передается на коленчатый вал, заставляя его вращаться. В это же время в кривошипной камере после закрытия поршнем впускного окна происходит сжатие рабочей смеси (рис. 11 б).

При дальнейшем движении поршня вниз открываются выпускные окна - цилиндр очищается от отработавших газов. Затем поршень открывает продувочные (перепускные) окна, и сжатая в кривошипной камере рабочая смесь по перепускным каналам из картера поступает в цилиндр, одновременно выталкивая оставшиеся отработавшие газы - происходит продувка цилиндра (рис. 11в).

ДВИГАТЕЛЬ

коробки передач; 37 - 38 вилки переключения передач; 39 - сектор переключения передач; 40 - вал механизма переключения передач; 41- болт; 42-половина картера правая; 43 - пружина; 44 - кулачок автомата сцепления; 45 - вал переключения передач; 46 - рычаг троса сцепления; 50- гайка крепления звездочки; 51 - рычаг автомата выжима сцепления; 52 - щиток выжима сцепления; 53 - первичный вал; 54 колпачок; 55 - вторичный вал; 56- роликоподшипник № 192906; 57 - сальник вторичного вала; 58 - звездочка вторичного вала; 59 центральный болт крепления генератора; 60 - кулачок прерывателя; 61 - крышка генератора; 62 - крышка картера правая; 63- полуось коленчатого вала правая; 64 - генератор; 65 - сальник правый; 66- прокладка цилиндра; 67 - крышка кривошипной камеры правая; 68 - маховик; 60 - цилиндр правый; 70 - головка цилиндра правая. Двигатель состоит из следующих основных деталей: шатуна с подшипниками верхней и нижней головки, коленчатого вала с маховиками и подшипниками полуосей, картера с сальниками (рис. 12, 13).

32, 39, 40, 42 - шестерни коробки передач; 33 - вилка переключения передач; 34 - упор переключения передач; 35 - вал переключения передач; 36 - крышка коробки передач; 37 - установочная втулка; 38 - правая крышка; 41 - промежуточный вал; 43 - шарикоподшипник № 203; 44 - роликоподшипник № 192906К1; 45 - вторичный вал; 46 - первичный вал; 47 - регулировочный винт сцепления; 48 - шарик червяка; 49 - червяк сцепления; 50 - колпачок гайки вторичного вала; 51 - сальник вторичного вала; 52 звездочка вторичного вала; 53 - генератор; 54 правый сальник; 55 роликоподшипник № 2505К; 5б - коленчатый вал; 57 - прокладка; 58 - перепускной канал; 59- выхлопное окно; 50 - декомпрессор. ШАТУН. Шатун передает усилие от поршня коленчатому валу. Шатун двигателя ИЖ-ЮЗ изготовлен из хромоникелевой стали марки 12ХН2А, двигателя -ИЖ-ПЗ - из стали марки «45». Поэтому в нижнюю головку шатуна двигателя ИЖ-ПЗ запрессована втулка из стали марки ШХ15, термически обработанная до твердости НRС 58 - 62. Она служит наружной обоймой роликового подшипника. Для обеспечения смазки шатунного подшипника в нижней головке сделаны вырезы. Внутренней обоймой подшипника является палец кривошипа. Ролики подшипника устанавливаются в сепараторе. Сепаратор подшипника нижней головки шатуна двигателей ИЖ-ПЗ, ИЖ-ЮЗ изготовлен из алюминиевого сплава Д16Т. В ранее выпущенных моделях он изготавливался из латуни. Замена материала позволила значительно увеличить долговечность подшипника. В верхней головке шатуна запрессована бронзовая втулка, которая служит подшипником для поршневого пальца. КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ. Коленчатые валы двигателей ИЖ-ПЗ и ИЖ-ЮЗ имеют разную конструкцию. Коленчатый вал двигателя ИЖ-ПЗ состоит из шатуна 4 (рис. 10), чугунных маховиков 5 и 9, пальца кривошипа б, подшипника нижней головки шатуна 7 и полуосей 8 и 10. На правую полуось устанавливается якорь генератора, а на левую - ведущая звездочка. Половины маховика соединены между собой пальцем кривошипа б. Запрессовка производится с большим натягом, что обеспечивает необходимую прочность соединения. Коленчатый вал мотоцикла ИЖ-ЮЗ (рис. 88) состоит из двух отдельных (левого и правого) коленчатых валов. Они соединяются между собой выносным маховиком и фиксируются шпонками. Для крепления полуосей в выносном маховике имеется стяжной болт. При затяжке последнего правый и левый коленчатые валы соединяются в единое целое. С целью уменьшения вибрации и сил, воздействующих на опоры коленчатых валов, их подвергают статической балансировке. Разборку и сборку коленчатых валов двигателей ИЖ-ПЗ, ИЖ-Ю3 можно производить только в заводских условиях или в ремонтной мастерской. ЦИЛИНДР И ГОЛОВКА ЦИЛИНДРА. В цилиндре двухтактного двигателя совершаются все основные процессы рабочего цикла. Цилиндры мотоциклов ИЖ-ЮЗ, ИЖ-ПЗ, как и цилиндры ранее выпущенных моделей, имеют алюминиевую рубашку с залитой внутрь гильзой из специального чугуна. Рубашка цилиндров имеет оребрение, предназначенное для охлаждения цилиндра. В рубашке имеются впускные продувочные и выпускные каналы, которые сообщаются с внутренним объемом цилиндра через окна в гильзе. Впускной патрубок на цилиндре служит для крепления карбюратора; выпускной патрубок - для крепления выпускных труб, соединенных с глушителем. Нижняя часть цилиндра оканчивается направляющей юбкой, которой цилиндры вставляются в картер. Цилиндр ИЖ-ПЗ крепится к картеру четырьмя шпильками, а головка цилиндра к самому цилиндру крепится шестью шпильками. Цилиндр ИЖ-ЮЗ и головка соединяются четырьмя проходными шпильками. Внутреннюю поверхность, которая называется зеркалом цилиндра, обрабатывают на специальных станках с точностью до 0,01 мм. Между цилиндром и картером устанавливается уплотняющая прокладка из паронита. Головка цилиндра отливается из алюминиевого сплава и имеет оребрение для лучшего охлаждения. Внутри головки сферическое углубление - камера сгорания. В головке ИЖ-ПЗ сделаны два отверстия - для декомпрессора и свечи. В головке двигателя ИЖ-ЮЗ- одно центральное отверстие под свечу Прокладка между головками и цилиндрами не ставится. Герметичность обеспечивается за счет хорошей обработки плоскостей сопряжения.

ПОРШЕНЬ (рис. 14) состоит из днища 1, канавок для поршневых колец 2, юбки 3 и бобышек 5 для поршневого пальца. Поршень двигателя ИЖ-ПЗ имеет косой разрез, придающий юбке пружинящие свойства и обеспечивающий необходимый зазор между цилиндром и поршнем. Поршень изготовлен из алюминиевого сплава, обладающего высоким коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения. В цилиндре ИЖ-Ю3 поршень устанавливается с определенным зазором. Уменьшение установленного зазора вызывает заклинивание поршня при нагреве, увеличение зазора способствует возникновению стуков. В канавках для поршневых колец имеются стопорные штифты, препятствующие повороту поршневых колец во время работы. ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА. Поршневые кольца служат для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром и препятствуют прорыву газов. Кольца изготовлены из специального серого чугуна с последующей термической обработкой. Место разреза кольца называется замком (стыком). Замок имеет выточку под штифт, предохраняющий кольцо от поворота к канавке. Установленное в цилиндр кольцо должно иметь в замке минимальный, но достаточный зазор, чтобы кольцо не замыкалось при работе в условиях высокой температуры. Для надежного уплотнения одного кольца бывает недостаточно. Поэтому на поршне двигателя ИЖ-ПЗ установлено три кольца, а на поршне двигателя ИЖ-ЮЗ -два кольца. Замки, как правило, бывают смещены один относительно другого. Поршневые кольца относятся к числу наиболее быстро изнашиваемых деталей двигателя. Одновременно с ними изнашиваются по высоте кольцевые канавки поршня. В результате износа увеличиваются зазоры между кольцом и канавками, между поршнем и стенками цилиндра. При этом снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива. При использовании некачественных масел или при слишком богатой смеси происходит пригорание поршневых колец или их закоксование. Кольцо теряет пружинящее свойство и перестает выполнять свои функции. Чаще всего закоксовываются верхние поршневые кольца, работающие в наиболее тяжелых температурных условиях. ПОРШНЕВОЙ ПАЛЕЦ. Поршневой палец предназначен для шарнирного соединения шатуна с поршнем. Его изготовляют из стали марки 15Х с последующей термической обработкой - цементацией и закалкой. Для наименьшего износа трущихся поверхностей посадка пальца в верхней головке шатуна и бобышках должна быть такой, чтобы при качании шатуна относительно поршня в работающем двигателе палец мог поворачиваться как в шатуне, так и в бобышках поршня. Для предотвращения осевого перемещения пальца в поршне он закрепляется в бобышках с помощью стопорных колец. Они вставляются в канавки, сделанные в отверстиях бобышек. КАРТЕР (рис 12, 13) соединяет механизмы и детали двигателя, коробки передач и сцепления. Рабочий процесс в двигателе протекает не только в цилиндре, но и в кривошипной камере картера. Поэтому картеры двигателей мотоциклов должны быть герметичными. Картеры двигателей ИЖ-ПЗ, ИЖ-ЮЗ (рис. 97, 109) состоят из двух половин, крышки механизма сцепления (левая) и генератора (правая). Картер двигателя ИЖ-ПЗ имеет дополнительно крышку коробки передач. Половины картера фиксируются между собой контрольными втулками и стягиваются винтами. Обработка отверстий для подшипников коленчатого вала, как и подшипников коробки передач, производится в собранном на контрольных втулках картере. Двигатель мотоцикла ИЖ-ЮЗ имеет две кривошипные камеры, в крышках которых установлены подшипники для полуосей и резиновые сальники. Герметичность при соединении двух половин картера достигается за счет хорошо обработанных сопрягаемых поверхностей. Перед сборкой на них наносится бакелитовый клей. При отсутствии его можно использовать нитрокраску или нитролак. Левая крышка картера у обоих двигателей устанавливается с прокладкой, в отличие от правой. В правой крышке имеется люк для обеспечения доступа к генератору. В левой крышке двигателя ИЖ-ЮЗ имеется люк для заливки масла в картер и для обеспечения доступа к механизму сцепления.

УХОД ЗА ДВИГАТЕЛЕМ

В процессе эксплуатации необходимо периодически проверять состояние кривошипно-шатунного механизма. Наружные поверхности цилиндра и головки должны быть чистыми, так как грязь на них в значительной степени ухудшает охлаждение, а следовательно, увеличивает износ трущихся деталей цилиндро-поршневой группы. Чистые наружные поверхности цилиндров позволяют своевременно обнаружить прорыв газов через прокладку цилиндра или под его головку. Особое внимание следует уделять: своевременному удалению нагара с внутренней поверхности головок цилиндра и днища поршня. Эту операцию необходимо производить через каждые 8000 - 10000 км пробега, чтобы это не привело к появлению детонационных стуков и перегреву двигателя. От нагара также очищаются выхлопные патрубки цилиндров и поршневые канавки. Способы удаления нагара описаны в разделе «Ремонт двигателей».

Как работает двухтактный двигатель (англ. язык)

В двухтактном двигателе рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Двухтактники до сих пор используются в производстве малокубатурной техники. Благодаря простоте конструкции и отличному соотношению вес/мощность они заслуженно пользуются любовью в кругах скутеристов, любителей оффроуда и шоссейно-кольцевых гонок. Гражданские 2-тактные мотоциклы практически не выпускаются, за исключением некоторых 50- и 125-кубовых моделей. В целом, это неплохой выбор как для первого мотоцикла. Отличительная черта 2-тактного двигателя – огромный резонатор. В отсутствие клапанов отвод отработанных газов полностью возложен на плечи выхлопной системы, которая должна работать предельно эффективно.

Цикл работы двухтактного двигателя с резонатором, работающим по принципу Каденасси.

Цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход (возгорание) и выпуск.

4-тактные двигатели технически более современны, у них сложнее конструкция, меньше вредных выбросов и ниже уровень потребления топлива. Их проще обслуживать, чем двухтактники. Первый четырёхтактный двигатель разработал немецкий инженер Николаус Отто в 1876 году. Принцип работы мотора называется «цикл Отто» или четырёхтактный цикл. С уверенность можно сказать, что на данный момент четырёхтактные ДВС имеют самое широкое применение. Ими оснащаются почти все автомобили, грузовики и мотоциклы. Современному 4-тактному мотору достаточно регулярной замены масла – и он будет безотказно служить тебе многие тысячи километров. Такими ДВС оснащаются 99% современных мотоциклов. В отличие от автомобильного мира, в мотопроме существует намного большее количество вариантов компоновки моторов. Большинство авто оснащают 3- или 4-цилиндровым рядником, реже – 4-цилиндровым оппозитом. Все остальные вариации находятся за гранью финансовых возможностей большинства автолюбителей. С мотоциклами все интереснее.

Мощность против крутящего момента.

Крутящий момент – это произведение силы на длину плеча ее действия (измеряется в ньютон-метрах). Мощность – это произведение момента на его угловую скорость, то есть количество работы, произведенное на определенных оборотах (измеряется в лошадиных силах). Крутящий момент, создаваемый движком, зависит от площади поршня, радиуса кривошипа коленвала, давления внутри цилиндра и других параметров. Мощность – прежде всего от оборотов движка. Чтобы получить одновременно мощный и моментный двигатель, нужно заставить большие поршни двигаться очень быстро, вращая длинные рычаги коленвала. К сожалению, это вещи взаимоисключающие. Намного проще раскрутить до бешеных оборотов маленькие поршни с коротким рабочим ходом. Что важнее: высокая мощность или классный крутящий? Важны не их пиковые значения, которые указывает производитель в ТТХ мотоцикла, а распределение «лошадей» и ньютон-метров в рабочем диапазоне. Именно поэтому мы стараемся давать к тест-драйвам график с результатами диностенда (устройства, с помощью которого измеряют мощность и крутящий двигателя).

Для мотоцикла важно наличие тахометра, чтобы райдер мог контролировать оптимальные обороты двигателя, где мощность и крутящий достигают максимальных значений.

Бензиновые автомобильные моторы спроектированы таким образом, чтобы демонстрировать высокий крутящий момент на низких и средних оборотах. Ближе к «верхам», которые у стандартного автомобильного движка ограничены 6000-7000 об/мин, крутящий плавно спадает, хотя мощность при этом достигает своего пика. Автомобиль – намного более массивное транспортное средство, чем мотоцикл, и чтобы сдвинуть его с места или уверенно толкать вперед на подъеме, нужно много ньютон-метров. Причем сразу. За максимальной скоростью, которой можно достичь на высоких оборотах, производители семейных седанов и универсалов не гонятся. С мотоциклетными движками ситуация несколько иная. Она, скажем так, более разнообразна, но при этом все бензиновые двигатели для мототехники делят в общих чертах на одноцилиндровые, многоцилиндровые и двухцилиндровые. У одноцилиндровых моторов принцип работы схож с тракторным дизельным двигателем, то есть таковой обладает значительным крутящим моментом, который отлично показывает себя уже на небольших оборотах, однако высокой мощности от такого ждать не нужно. Данные двигатели применяют на байках, которые предназначены для езды по бездорожью, где необходимо в ограниченном объеме мотора выполнять достаточно много нагрузки. Среди преимущества такого рода двигателей является их небольшой вес и малые габариты. В многоцилиндровых двигателях количество цилиндров может составлять 3, 4, 6 и выше. Такие моторы отлично и быстро набирают высокую мощность, потому соответственно и высокие скоростные показатели им по силам. Однако при всем этом данные двигатели гораздо тяжелее и объемнее в габаритах. Потому такой мотор вполне подойдет для туреров, в которых больший вес лишь выигрывает, или для спортивных мотоциклов, в которых чем больше л.с., тем лучше. Даже не пробуйте ездить по бездорожью на такого рода байке. Но разберемся с компановкой мотора подробнее.

Моноцилиндр. Самый простой и самый популярный вариант устройства мотоциклетного движка. Чаще всего его можно увидеть на различных эндуро, мотардах и кроссачах. Преимущества одноцилиндрового мотора: компактность, простота конструкции и обслуживания, хороший крутящий момент на низких и средних оборотах. Недостатки: ограничение по объему цилиндра, вибрации, ограниченный рабочий диапазон.

Параллельный твин. Двигатель с двумя цилиндрами, установленными в ряд, можно встретить на круизерах, шоссейниках и кроссоверах. Преимущества: относительная простота обслуживания, эффективное охлаждение, хороший крутящий момент на средних оборотах. Недостатки: ограниченный рабочий диапазон, невысокая максимальная мощность.

Два диаметрально противоположных примера распределения мощности и крутящего. На первом графике изображены кривые 1584-кубовой воздушной вэшки Harley-Davidson, на втором – 4-цилиндрового жидкостного рядника Honda CBR1000RR. Большая вэшка Харли крайне неохотно крутится, достигая скромных 65 л.с. при 5000 об/мин. Зато у этого мотора очень много крутящего – целых 113 Нм! Правда, все ньютон-метры доступны в узком рабочем диапазоне, оптимальный режим работы движка – 2000-4000 об/мин. Рядник Хонды напротив очень любит, чтобы его крутили. На низких оборотах крутящего мало, мощности – еще меньше. Обе кривые растут в диапазоне от 2500 до 10000 об/мин, самый «сок» движка – отрезок от 7000 до 12000, когда он выдает максимум и «лошадей», и ньютон-метров. В любом случае, оптимальный рабочий режим мотора Хонды намного шире, чем у Харли

V-твин. «Воздушными» вэшками такого формата оснащают все Харли и прочие круизеры. Почему? Во-первых, такой движок красив. Также V-твины, правда, жидкостные, традиционно любят итальянские мотопроизводители, которые научились выжимать из них нешуточные ТТХ. Поэтому следует разделять «воздушники» и «водянки», которые очень сильно отличаются. Преимущества первых: отличный крутящий на низких оборотах, эстетичный внешний вид, простота конструкции. Недостатки: узкий рабочий диапазон, вибрации, недостаточное охлаждение заднего цилиндра. Жидкостные вэшки имеют такие плюсы: широкий рабочий диапазон, высокие мощность и крутящий, узость конструкции. Их минусы: сложность и часто дороговизна обслуживания.

V4. Достаточно редкий и высокотехнологичный мотор, который очень любят в гонках MotoGP. Впрочем, используется не только на спортбайках, но и туристах. Преимущества: компактность, высокие мощность и крутящий, равномерная отдача ньютон-метров. Недостатки: навороченность конструкции, сложное ТО, высокая стоимость самого агрегата. 3-цилиндровый рядник. Этот движок – экзотика в наших краях. Его используют Triumph, Benelli и MV Agusta (с недавних пор и Yamaha), комплектуя им свои стриты, спортбайки и туристы.

Трехцилиндровый мотор – разумный компромисс между не очень мощным параллельным твином и мощным, но сложным 4-цилиндровым рядником. Преимущества: относительная компактность, небольшие вибрации, хорошие мощность и крутящий. Недостатки: возможные проблемы с сервисным обслуживанием.

Модель четырехцилиндрового четырехтактного рядного двигателя.

4-цилиндровый рядник. Этот мотор устанавливают на быстрые байки. Главная особенность рядника – любовь к высоким оборотам. Такой двигатель можно и нужно крутить, только тогда он покажет все, на что способен. Преимущества: высокая мощность, минимум вибраций, эластичность, широкий выбор кубатуры – от 400 до 1450 см3. Недостатки: широта конструкции, сложное ТО, мало крутящего на низких оборотах.

Оппозит. Эта компоновка и аббревиатура BMW – близнецы-братья. По сути, тот же V-твин, но с развернутыми на 180° цилиндрами. На самом деле немцы позаимствовали такую компоновку у англичан. В свою очередь, СССР украл ее у BMW, выпустив на просторы нашей бывшей необъятной родины популярные до сих пор «Днепры» и «Уралы». Преимущества оппозита: высокий крутящий момент, эффективное охлаждение цилиндров, низкий центр тяжести. Недостатки: ширина и сложность конструкции (в частности системы ГРМ).

Отдельно нужно сказать о единственном в своем роде 6-цилиндровом оппозите, который устанавливается на Honda Gold Wing. Этот 1832-кубовый мотор жидкостного охлаждения считается идеально сбалансированным (то есть в нем почти отсутствуют вибрации), у него низкий центр тяжести и отличный крутящий момент на низких и средних оборотах. Впрочем, такой рабочий объем делает движок почти автомобильным по своим характеристикам.

Помимо мотоциклов с бензиновым двигателем в современном мире можно встретить еще несколько типов мотоциклетных двигателей, среди которых дизельный двигатель, электродвигатель и пневмодвигатель. Такие мотоциклы — большая редкость.

По материалам сайта bike.ua

motosport-by.blogspot.com

Двухтактный двигатель. Принцип работы

В наши дни уже мало кого удивишь таким изобретением, как двигатель внутреннего сгорания. Миллионы разнообразных устройств их используют для своего функционирования. Появилось изобретение этого типа в 19 веке, а обусловлено оно было необходимостью создания современного и эффективного механизма, который бы мог приводить в движение технические устройства. Изначально оно имело множество недостатков, а КПД был чрезвычайно низким. Впоследствии оно претерпело разнообразные изменения, было усовершенствовано и теперь у нас есть возможность использовать это изобретение. В том числе оно используется и в конструкции мотоцикла.

Двухтактный двигатель, как впрочем, и любой другой двигатель, - это сердце техники. Независимо от типа, его первостепенная задача - обеспечивать движение подключенных к нему механизмов. Практически каждый знает, как он выглядит и где установлен, но как он работает, понимают не все. Попробуем сейчас в этом вопросе разобраться.

Двигатели современных мотоциклов имеют ряд отличий и основными являются:

Способ осуществления рабочего цикла

Есть четырех- и двухтактные двигатели. Последние отличаются почти в два раза большей мощностью при одинаковом объеме цилиндров с четырехтактным аналогом. Но такое преимущество считается весьма условным. Во-первых, у них относительно низкий КПД. Поэтому они применяются в условиях, где требуется малый вес, размер и неважен вопрос экономичности в расходе топлива. Это делает такие агрегаты идеальным вариантом для применения в мотоциклах, легких моторных лодках, бензокосах, бензопилах и т.д.

Двигатель может быть с воздушным либо жидкостным охлаждением. В виду небольшого размера двухтактный двигатель чаще всего снабжается именно воздушным охлаждением. В его устройстве все направленно на то, чтобы максимально снизить его вес.

Большой объем предусматривает больший запас мощности.

Четырехтактные моторы популярные, экономичные, производительные, но в мотоциклах чаще используются именно двухтактные двигатели. Такое предпочтение вызвано, прежде всего, простотой конструкции мотора, его малым весом, невысоким расходом топлива. Отрицательный момент связан с тем, что наполнение горючей смеси недостаточное. Этот нюанс связан с плохой очисткой цилиндров от отработавшей смеси газов.

Принцип работы двухтактного двигателя основан на коротком рабочем цикле, который происходит за один оборот коленчатого вала.

Во время движения вверх от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень создает вакуум, который обеспечивает поступление в картер топливно-воздушной смеси. В этот момент в камере сгорания обеспечивается сжатие топлива (рабочей смеси). Затем в верхней мертвой точке рабочая смесь загорается и, расширяясь, двигает поршень вниз в НМТ.

Современный двухтактный двигатель мало чем отличается от своих предшественников, в связи с этим схема подачи свежей топливной смеси и вывод отработки происходит в данных агрегатах примерно одинаково.

Теперь рассмотрим еще один вариант - двигатель с клапаном «тарельчатого» типа.

Во время движения поршня вниз в картере увеличивается давление, что способствует закрытию тарельчатого клапана. В это время поршень обеспечивает открытие выпускных окон, и отработанная рабочая смесь в виде выхлопных газов устремляется в ресивер. Следующим действием движения поршня в сторону НМТ является открытие продувочных окон, из которых поступает заряд свежей рабочей смеси. Двухтактный двигатель продолжает свою работу. Цикл повторяется, обеспечивая движение мотоцикла.

Принцип работы двухтактного двигателя обеспечивает длительный срок эксплуатации мотоцикла, так как система проста и не содержит большого количества деталей. Он устойчив ко многим факторам (будь то некачественное топливо или масло) и достаточно мощный, чтобы справляться с возложенными на него функциями.

fb.ru

sashamoto.ru

Двигатель как работает мотоцикла

Принцип работы двухтактного двигателя. Разбираем устройство и раскладываем все по полочкам.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в свое время сделал большой переворот в истории промышленных технологий. Двигатель, работающий на солярке или бензине впервые был изобретен в 19 веке французским изобретателем по имени Жан Этьен Ленуар. Прежде чем двигатель внутреннего сгорания начал работать, изобретателю потребовалось несколько попыток запуска и переустройства двигателя. Поняв, почему двигатель перестает работать, Жан добавил систему жидкостного охлаждения и смазки. Сегодня же двигатели заметно скакнули вперед по ступеням эволюции. Однако не каждый из мотоциклистов знает, устройство и принцип работы двухтактного двигателя. Прочитав статью, вы узнаете, как же работает двухтактный двигатель.

Устройство двухтактного двигателя

Прежде чем разбирать принцип работы двухтактного двигателя мотоцикла, необходимо разобраться в его устройстве: из чего он состоит, как сделан и какие детали наиболее важные. Вообще, устройство двухтактного двигателя не так сложно, как кажется на первый взгляд. Обратите внимание на картинку. Из рисунка мы можем видеть, что двигатель представляет собой картер, в котором установлены такие важные детали как коленчатый вал с подшипниками и цилиндр. Поршень вращается и доводит горючую жидкость до свечи зажигания, которая дает искру.

Во всем устройстве двигателя очень важны зазоры между трущимися деталями. Из первых опытов Жана, о котором мы говорили ранее, можно понять, что двигатель не будет работать без смазки. Именно для этого, в двухтактный двигатель требуется заливать бензин, разбавленный с маслом. Пропорции у всех мотоциклов и масел разные, но главное качество хорошего масла, — сгорание его в двигателе с минимальным остатком нагара или зольных отложений.

Цилиндр и сам корпус двигателя внутреннего сгорания сделаны так, чтобы получать наилучшее воздушное охлаждение. Несмотря на то, что большинство двигателей имеют водяное охлаждение, дополнительное охлаждение встречными потоками ветра никто не отменял. Такое устройство двухтактного двигателя обеспечивают наилучшую производительность на всех этапах работы.

Принцип работы двухтактного двигателя

Работа двухтактного двигателя достаточно проста, хоть на первый взгляд и кажется, что для того чтобы разбираться в ДВС, нужно освоить профессию автомеханика. На самом деле все гораздо проще, ведь его работа основана на основных физических законах. Итак, как работает двухтактный двигатель?

Как вам уже известно, работа двигателя внутреннего сгорания происходит за два этапа (такта). Во время первого такта происходит сжатие. В этот момент поршень находится в самой низкой или как ее еще называют мертвой точке, вверх. Пока поршень находится в нижнем положении, в камеру поступает бензин и воздух. В это же время через выпускное окно выходят все выхлопные газы, образовавшиеся за один полный ход поршня. Как только горючее поступило в камеру сгорания, поршень посредством инерции поднимается вверх и доставляет туда попавшую в камеру жидкость.

Дальше наступает второй этап, называемый расширением. Теперь мы имеем поршень, находящийся в верхней мертвой точке. Так как поршень доставляет вместе с собой горючее, доходя до верхней мертвой точки оно воспламеняется. Из-за чего и происходит работа двигателя. Так и происходит работа двухтактного двигателя.

Что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель?

Как показывает принцип работы двухтактного двигателя, такой ДВС довольно эффективен. Но многие мотоциклисты при выборе новой модели задаются вопросом, что же эффективнее – двухтактный или четырехтактный мотор? Попробуем ответить на этот вопрос.

Итак, как показывают многочисленные эксперименты и практика мотопроизводителей в целом, четырехтактные двигатели все-таки менее эффективны. На первый взгляд это непонятно, но двигатели одного и того же объема, но при разных тактах работы выдают разные мощности. Посредством нехитрых расчетов удалось понять, что работа двухтактных двигателей внутреннего сгорания эффективнее четырехтактных двигателей в среднем в 1,5 раза.

Если вновь рассматривать принцип их работы, то можно понять почему так происходит. Все дело в том, что четырехтактные двигатели имеют немного другое устройство, в связи с чем процессы подачи топлива и выброса газов происходят дольше, нежели у двухтактников. Главная особенность двухтактных моторов и заключается в том, что у них эти процессы происходят во время сжатия, то есть они совмещены с основными этапами работы двигателя. Так и получается, что КПД четырехтактного двигателя меньше, чем у двигателя, работающего на двух тактах.

Заключение

Разобрав и поняв, как работает двухтактный двигатель, можно сделать определенные выводы. Теперь, вы знаете устройство двухтактного двигателя и можете решить, какой ДВС подходит вам больше.

avtomoto-best.ru

Какие моторы используют на мотоциклах? | Как это сделано

Я не буду мучить вас верхне- и нижнеклапанными схемами, рассказывать про механизмы газораспределения и балансирные валы, двух- и четырехтактные схемы работы, а просто расскажу об основных типах двигателей, которые сегодня применяют на мотоциклах. Надеюсь, что получится просто и доступно!

Самый простой одноцилиндровый двигатель. Не самый мощный и не самый тяговитый, к тому же довольно шумный и сильно вибрирующий. Поэтому чаще всего сегодня такие моторы ставят на кроссовые мотоциклы.

Например, Yamaha YZ 250 F (на фото). Это сугубо специализированное транспортное средство, не предназначенное для поездок по дорогам общего пользования. Скорее даже спортивный снаряд, чем просто мотоцикл. В этом классе не принято даже говорить о комфорте. Главное — высокий спортивный результат. А для него мотоцикл должен быть максимально легким и с компактным мотором — иначе не удастся обеспечить большой дорожный просвет, а значит и проходимость на бездорожье.

Двухцилиндровый мотор. Это уже вполне себе универсальный агрегат, который можно встретить практически на любом типе мотоциклов. Вибраций уже значительно меньше, а мощность больше. Рабочий объем вполне может доходить до 800 «кубиков». А это, между прочим, уже почти литр!

Вот, например, легкий туристический эндуро от компании BMW — модель F 800 GS (его часто называют «маленький гусь»). На нем стоит практически такой же, как и на фотографии выше, двухцилиндровый мотор. Кстати, у этого мотоцикла есть и одноплатформенный «брат-близнец» — городской байк F 800 R, тоже оснащенный таким же двигателем.

Идем дальше. Количество цилиндров прибавляется и здесь их уже три. Обратите внимание, как и в предыдущем случае, они расположены в один ряд. Поэтому такие моторы называют «рядными».

Некогда трехцилиндровая схема считалась довольно экзотической, а сейчас она все больше и больше набирает популярность. И в первую очередь, благодаря возможности получить больший рабочий объем (и соответсвенно большую мощность), сохранив довольно компактные размеры агрегата.

Очень удачно такие моторы прижились, например, на Ямаховских городских моделях со спортивными задатками. На фото Yamaha FZ-09 прошлого модельного года. Ее трехцилиндровый 850-кубовый мотор выдает уже более 100 л.с. Упаковать этот мотоцикл в пластиковые обтекатели и получится довольно приличный спортбайк!

Но чаще всего для самых быстрых и самых мощных спортбайков используют все же четырехцилиндровые моторы. Здесь уже и рабочие объемы стремятся к литру, и мощность порой вплотную подбирается к отметке 200 л.с.

Вот, легендарная Yamaha R1 прошлого поколения — очень мощный и очень быстрый мотоцикл класса «суперспорт». Четыре цилиндра, объем — один литр, мощность 180 «лошадей».

Ни одного пятицилиндрового мотоциклетного мотора мне что-то на ум не приходит, поэтому перейдем к рядной «шестерке». Шесть цилиндров в ряд, да еще расположеных, как и у всех рядных двигателей, поперек мотоцикла — это впечатляет! Характеристики такого мотора уже вполне автомобильные: объем 1600 куб. см. и мощность более 160 сил. Понятно, что такой агрегат может быть установлен только на какой-нибудь огромный мотоцикл.

Например, на BMW K 1600 GT — большой туристический мотоцикл, предназначенный для очень дальних прохватов по хорошим европейским дорогам. Здесь использование сложной в реализации шестицилиндровый схемы было вызвано прежде всего желанием получить огромный крутящий момент при очень низких паразитных шумах и вибрациях. Получилось. Любой инженер знает, что рядные «шестерки» — самые сбалансированные двигатели!

Идти дальше вширь уже некуда, поэтому от «рядных» схем построения двигателя перейдем к более редким и, на мой взгляд, более интересным конструкторским решениям. На картинке фирменный оппозит от компании BMW.

Именно такими моторами баварцы когда-то и прославились. Цилиндры расположены здесь параллельно и торчат в обе стороны мотоцикла. Поршни в них ходят в разные стороны, как перчатки боксеров на ринге. Поэтому такие моторы часто называют «боксЕрами». Главное преимущество такой схемы, это ее доскональная проработанность и, можно сказать, вылизанность до блеска. У BMW первые мотоциклы с такими моторами появились еще до войны!

Пожалуй, самый знаменитый мотоцикл с таким мотором, это «гусь» — большой туристический эндуро BMW R 1200 GS. На таком можно ездить хоть по городу, хоть на «Дакар», хоть в кругосветку! Но в модельной гамме баварцев есть и городские мотоциклы с в точности таким же двигателем. Кстати, по такой же схеме построен мотор и нашего родного отечественного «Урала». И это не удивительно — за его основу когда-то был взят старый, еще довоенный баварский агрегат.

Вот, добрались и до первой экзотики! Если взять оппозит от BMW и «наклонить» его цилиндры немного вверх, то получится V-образный двухцилиндровый мотор.

Из крупных мотопроизводителей сегодня такие использует только итальянская компания Moto Guzzi. Я не знаю почему, даже не спрашивайте. Традиция, наверное. На мой взгляд у такого мотора только одно единственное преимущество перед оппозитником — за счет повернутых вверх цилиндров он получается немного (но не принципиально) уже. А небольшая ширина — довольно важное качество для мотоцикла. Зато с непривычки можно легко обжечь ногу о раскаленный цилиндр!

Представьте: берем поперечный двигатель от Moto Guzzi и поворачиваем его вдоль мотоцикла, потом сводим цилиндры поближе, уменьшая угол между ними и… Получаем классический харлеевский V-Twin! Мотор на фото, кстати, не чисто харлеевский, а тюнинговый, производства известной компании S&S. Но сути дела это не меняет.

Двухцилиндровыми V-образными двигателями такого типа оснащаются практически все модели от Harley-Davidson! И, кстати, от большинства его прямых конкурентов — тоже. На фото Harley-Davidson Fat Boy (семейство Softail). Его мотор при рабочем объеме 1,6 л. выдает всего 80-85 лошадиных сил. Немного, зато крутящий момент получается как у паровоза. Поэтому американцы и не хотят отказываться от этой, по большому счету устаревшей схемы.

И снова представьте: берем харлеевский V-Twin, немного разводим его цилиндры в стороны и слегка наклоняем вперед. Получаем так называемый L-образный мотор — фамильная черта итальянских мотоциклов Ducati.

Мотор, который изображен на верхнем фото, устанавливается на супербайк Ducati 899 Panigale. Это уже не харлеевский допотопный агрегат! При меньшем рабочем объеме — «всего» 898 куб. см. его мощность переваливает за 150 л.с. Правда, под пластиковыми обтекателями здесь не виден сам мотор, поэтому вот вам еще один Ducati с аналогичным двигателем:

Это, на всякий случай, Ducati Monster 821.

Еще не пересытились экзотикой? И правда, чего только не придумают инженеры! Вот, например, они могут взять типичный V-образный мотор, точнее — два мотора, и поставить их рядом, объединив в один. Пугающе выглядит?

А едет еще страшнее! Это четырехцилиндровый V-образный двигатель великого и ужасного Yamaha V-Max. Объем — 1 700 «кубиков» и мощность — 200 лошадей. Только вдумайтесь — двести!

И напоследок, приведу самую, наверное, редкую схему построения мотоциклетного двигателя, которую сегодня использует только один единственный производитель. Это оппозитная… «шестерка», цилиндры которой лежат горизонтально — три вправо и три влево. До такого додумались инженеры компании Honda.

Такой мотор ставится на их знаменитый круизе Honda Gold Wing. Огромный крутящий момент и довольно скромная для такого объема (1800 куб. см.) мощность — 120 л.с. Зато двигатель получился практически плоским и центр тяжести мотоцикла очень низким. За счет этого «Голда» приобрела просто феноменальную устойчивость.

Чуть не забыл. А что же, вы спросите, «почти мотоциклы» — скутеры? Вот, вверху типичный скутеры мотор. Одноцилиндровый с лежащим почти горизонтально и направленным вперед цилиндром.

Двигатели такого типа могут ставиться как на самые простые скутеры, на которых ездят только пионеры и пенсионеры, так и на более продвинутые модели, уважительно именуемые максискутерами (на фото). Как правило, рабочий объем таких моторов начинается от 50 см. куб. и заканчивается где-то в районе 250-ти. Все что больше, обычно (но не всегда) уже двухцилиндровое.

Источник

kak-eto-sdelano.ru

Как работает двигатель мотоцикла? — Мотоэкипировка – Motostyle

Понимание того, как работает двигатель мотоцикла, обязательно, чтобы правильно ухаживать и обслуживать ваше транспортное средство. И это не зависит от того, долго ли вы пользуетесь им или же только мечтаете о том, что купить себе его однажды. Эта информация также необходима для проведения нетрудного ремонта и починки. Прочтите приведенную ниже информацию, чтобы узнать больше о работе двигателя мотоцикла.

Детали двигателя мотоцикла

Вы должны уметь различать детали двигателя. Во-первых, выделяют два типа двигателей. Первый тип – двухтактный двигатель. Двухтактный двигатель состоит из поршня, поршневых колец, рычага, впускного канала и выпускного канала, свечи зажигания и цилиндра двигателя. Другой тип двигателя – это четырехтактный, состоит из тех же деталей, а также впускного клапана, выпускного клапана, цепи ГРМ, распределительного кулачкового вала, стержней и выступов.

Как работает двухтактный двигатель?

В двухтактном двигателе топливо и воздух вводятся через впускной канал. Поршневые насосы двигаются и сжимают топливо и воздух, а затем всё воспламеняет свеча зажигания. Это приводит к возгоранию, которое заставляет поршень качать и поворачивать рычаг, выталкивая выхлопные газы из выхлопного канала. Продолжительное повторение этих действий на большой скорости и приводит мотоцикл в действие.

Как работает четырехтактный двигатель?

Так же, как и в предыдущем шаге, воздух и топливо входят через впускной канал, затем свечи зажигания дают возгорание. Однако в этом типе двигателя возгорание активирует рычаг, который, в свою очередь, вытягивает цепь привода ГРМ, активирующую распредвалы. Первый распределительный вал вращает выступ, что оказывает давление на рукоятку, позволяя выхлопным газам выйти через выхлопную трубу. Затем другой распредвал оказывает давление на выступ, который воздействует на впускной клапан, впуская в двигатель больше топлива, чтобы весь процесс продолжался.

Цилиндры.

Двигатели мотоцикла могут иметь от 1 до 6 цилиндров, однако большинство имеет два цилиндра. Чем больше цилиндров, тем выше мощность двигателя, так как возгорание и выпуск газа происходят гораздо быстрее, что приводит к росту производительности и скорости. По этой причине четырехцилиндровые двигатели становятся все более популярными.

Наиболее распространенные типы двигателей мотоциклов – это двойной V-образный, одноцилиндровый, поперечно расположенный двигатель, двойной двигатель с горизонтальными цилиндрами, трехцилиндровый, двигатель с четырьмя горизонтально расположенными цилиндрами, четырёхцилиндровый V-образный двигатель, плоский четырехтактный, двигатель с четырьмя расположенными горизонтально в ряд цилиндрами и U-образный двигатель. Двигатели с количеством цилиндров более четырех редко встречаются на продажу и используются по особому назначению, для гонок например.

motoekipirovka.moscow

Почему "летают" мотоциклы - журнал За рулем

Архивная статья

ОБОЗРЕНИЕ ЗР

ПОЧЕМУ «ЛЕТАЮТ» МОТОЦИКЛЫ

Теперь мы, автомобилисты, все чаще задаемся этим вопросом, видя, как двухколесная машина в ярком обтекателе срывается с места и пулей исчезает из глаз. Дело не только в малой массе — мотоциклетные моторы ныне в большинстве своем намного превосходят автомобильные, особенно по удельным показателям. О том, какими техническими ухищрениями достигнуто это превосходство, специально для «За рулем» рассказывает обозреватель журнала «Мото» Александр ВОРОНЦОВ.

Сфера применения мотоцикла (будем называть так любую двухколесную машину с двигателем внутреннего сгорания) чрезвычайно широка, поэтому и вариантов исполнения мотоциклетных двигателей неисчислимое множество. Подробный обзор всех этих конструкций — тема не статьи, а весьма объемистой книги. Здесь постараюсь обозначить лишь основные тенденции развития двигателей для мотоциклов*.

Спор между двухтактными и четырехтактными двигателями в автомобилестроении был решен в пользу четырех тактов еще в 50-е годы (правда, не окончательно — процесс, разработанный австралийской фирмой «Орбитал», весьма заинтересовал крупнейшие автомобильные компании мира). В мотоциклостроении же обе принципиальные схемы мирно уживаются, поделив сферы влияния. Причем двухтактные двигатели закрепились в двух совершенно различных областях — они применяются либо на дешевых машинах утилитарного назначения, либо на мотоциклах ярко выраженного спортивного характера. В первом случае их ценят за простоту. Во втором — за двукратный перевес в мощности над четырехтактным двигателем того же рабочего объема (в теории). Правда, в силу присущих двухтактному двигателю недостатков — прежде всего, продувки топливно-воздушной смесью — это преимущество на практике никогда не удается воплотить полностью. Но все же перевес получается солидным — не зря в мотогонках Гран-при четырехтактные двигатели не появляются уже более десяти лет.

ВСЕГО ДВА ТАКТА

Двухтактные моторы машин утилитарного назначения весьма традиционны по конструкции и фактически застыли на уровне, достигнутом к началу 70-х годов. У них относительно невысокая (для мотоциклостроения) литровая мощность — не более 100 л. с./л. Как правило, эти двигатели — одноцилиндровые, с отлитым из алюминиевого сплава цилиндром и чугунной гильзой. Смазка — в смеси с топливом либо раздельная. Зажигание — незамысловатая электронная бесконтактная схема. Во впускном тракте установлен лепестковый клапан, препятствующий обратному выбросу смеси. Это простое и эффективное устройство позволяет расширить рабочий диапазон двигателя и повысить КПД, потому двухтактники, где нет этого узла, можно пересчитать по пальцам.

СЛОЖНЕЕ, ЕЩЕ СЛОЖНЕЕ...

Есть и более изысканные конструкции — у двухтактных двигателей мотороллеров и легких мотоциклов, выпускаемых в Европе и Японии. Мотороллерные моторы — с воздушным принудительным охлаждением, а наиболее форсированные (до 140 л. с./л) — даже с жидкостным. Чугунную гильзу у таких двигателей заменяет специальное покрытие, обычно никелькремниевое. Раздельная система смазки применяется обязательно — иначе «двухтактник» не вписывается в довольно жесткие нормы чистоты выхлопа. Не редкость на современных мотороллерах и мопедах и катализатор в выпускной системе. Объединяет «утилитарные» двухтактные моторы одно: их рабочий объем не превышает 200 см3 — при большем разрыв в топливной экономичности двух- и четырехтактных двигателей становится слишком заметным. Лишь два исключения — наш ИЖ и чешская «Ява» — конструкции, корни которых уходят в полувековую давность, подтверждают это правило. Бывают исключения и с «другой стороны»: не редкость утилитарные машины с четырехтактными двигателями объемом 125 и даже 100 см3 (причем у «Хонды», а также ее многочисленных копий из Юго-Восточной Азии «полтинник» и тот может быть четырехтактным).

Подлинный шедевр современной техники — двухтактные двигатели спортбайков и машин типа «эндуро». Сложностью «начинки» они не уступают четырехтактным моторам! Кроме лепесткового клапана на впуске, появилась еще и специальная заслонка — так называемый мощностной клапан — на выпуске. Дело в том, что для двухтактного двигателя чрезвычайно важное значение имеет не только форма камеры сгорания и каналов в «теле» двигателя, но и настройка впускной и выпускной систем. Это связано с продувкой цилиндра, во время которой часть топливно-воздушной смеси вылетает в выпускную систему. Смесь удается вернуть в камеру сгорания, используя волновые процессы. Но лишь в определенном диапазоне оборотов. Мощностной клапан, перекрывая часть проходного сечения выпускного патрубка, меняет сопротивление выпускной системы и тем самым ее настройку, расширяя диапазон наиболее эффективной работы двигателя. Такие системы появились в начале 80-х годов на двухтактных моторах кроссовых и гоночных мотоциклов. Поначалу они имели центробежные регуляторы механического типа, но сейчас управление мощностными клапанами возложено на электронику.

Поскольку литровая мощность описанных двигателей очень высока — до 300 л.с./л — и, соответственно, тепловой режим весьма напряженный, то их охлаждение только жидкостное. Электронные системы зажигания — более сложные, с цифровым процессором, что позволяет задавать оптимальное опережение в зависимости от оборотов двигателя.

Будущее двухтактных двигателей, очевидно, за системами впрыска топлива, которые позволят, наконец, разделить процессы продувки и наполнения цилиндра. Характерно, что в конце 1996 года появились сразу две модели совершенно различного назначения с двухтактными двигателями, оснащенными впрыском топлива, — 50-кубовый мотороллер «Веспа-50ЕТ2» и 500-кубовый спортбайк «Бимота V-Дуэ».

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЕ

Конструкции таких моторов не менее, а, пожалуй, даже и более разнообразны, чем двухтактных. Подходы к проектированию двигателей для машин утилитарного назначения и для дорогих тяжелых мотоциклов опять-таки совершенно различны. Для «рабочей лошадки» характерен одноцилиндровый двигатель рабочим объемом 125–250 см3, с почти вертикальным расположением цилиндра, воздушным охлаждением, верхним распределительным валом с приводом цепью, двухклапанной головкой цилиндра.

В отличие от автомобиля, где двигатель всегда закрыт капотом и его дизайном начали заниматься лишь в последние годы, для мотоцикла внешний вид двигателя часто имеет решающее значение. Только, пожалуй, в американском автомобилестроении мода влияла на число и расположение цилиндров. А для мотоцикла такое — в порядке вещей: вот уже 15 лет не проходит мода на двухцилиндровые V-образные четырехтактные двигатели, представленные великим множеством вариантов рабочего объема — от 125 до 1500 «кубиков». Своеобразные достоинства этой компоновочной схемы — особая вибрация и характерный неровный звук мотора — в общем, мотоциклетные радости мало понятны завзятому автомобилисту.

Но вершина развития мотоциклетных двигателей — это, конечно, рядные «четверки». Моторы подобного типа всегда на два-три шага опережают автомобильные. Например, четырехклапанная схема, которая лишь в последние годы стала общепринятой в автомобилестроении, получила широкое распространение на мотоциклетных четырехцилиндровых моторах уже в конце 70-х годов. Да и сегодня много ли найдется автомобильных двигателей с удельной мощностью 175 л. с./л, способных работать на 12 000 об/мин? А вот 105-сильная «Хонда-CBR600R», из технической характеристики которой взяты эти параметры, не считается слишком уж «горячим» спортбайком — так, разъездная лошадка на каждый день.

Поскольку четырехцилиндровые моторы весьма популярны и в автомобилестроении, то интересно подробнее рассмотреть конструкцию такого двигателя, чтобы понять, как достигают столь высоких показателей.

Прежде всего бросается в глаза целая батарея карбюраторов — по одному на каждый цилиндр. Такое решение позволяет убить целую стаю зайцев: каждый цилиндр получает смесь оптимального состава, обеспечивается равномерность наполнения (конечно, при условии синхронизации карбюраторов), впускной тракт получается минимальной длины, поэтому топливо не конденсируется на его стенках. Кроме того, форма тракта — почти прямая, без изгибов и выступов. Своеобразна и конструкция карбюраторов. Кроме дроссельной заслонки, они оснащены дроссельным золотником с дозирующей иглой, подвешенным на гибкой мембране. Полость над мембраной соединена с впускным трактом. Заслонка регулирует количество смеси, при этом в соответствии с ее положением и скоростным режимом работы двигателя золотник с иглой автоматически обеспечивает постоянное разрежение у распылителя и тем самым — точное дозирование смеси. По сути, батарея индивидуальных карбюраторов дает почти те же преимущества, что и распределенная система впрыска топлива, но за меньшую цену. Это и определяет пока еще умеренное распространение систем впрыска на мотоциклах (на рядных «четверках» впрыск применяет лишь БМВ и на одной модели — «Ямаха»).

Цилиндры и головки цилиндров двигателей отливают из алюминиевого сплава. Покрытие на стенках цилиндров — никель-кремниевое, но в последнее время вновь получили распространение чугунные гильзы, обеспечивающие больший срок службы мотора. Охлаждение — жидкостное, по той же схеме, что принята и в автомобиле. В систему смазки включен масляный радиатор, который на наиболее современных двигателях также с жидкостным охлаждением. Специальные распылители брызгают маслом на внутреннюю поверхность поршня, снижая тепловое напряжение этой детали.

Два верхних распределительных вала вращают чаще всего с помощью многозвенной пластинчатой цепи, надежной и малошумной. Для компактности их располагают достаточно близко друг к другу, так что угол между клапанами (два впускных и два выпускных на цилиндр, а у двигателей «Ямаха» — три впускных и два выпускных) составляет около 30°. При этом форма камеры сгорания компактна, с небольшой площадью поверхности, что способствует повышению термического КПД. Часть камеры сгорания образуется выемкой в поршне, так что в верхней мертвой точке периферийная область днища почти соприкасается с головкой цилиндра. Топливно-воздушная смесь в конце хода сжатия с силой выталкивается из этой области в зону свечи зажигания, перемешивая при этом весь заряд смеси (так называемый сквиш-эффект). Таким образом, смесь перед появлением искры находится в интенсивном движении, причем более богатый заряд — как раз у свечи, что помогает надежному воспламенению и быстрому сгоранию смеси.

Применение микропроцессоров в системе зажигания позволяет учитывать большее количество параметров. Так, момент опережения зажигания определяется не только числом оборотов двигателя, но и положением дроссельной заслонки. Поскольку средние цилиндры испытывают, несмотря на жидкостное охлаждение, более напряженный тепловой режим, момент зажигания для них изменяется по иной закономерности, чем для крайних.

С ЧУВСТВОМ ПРЕВОСХОДСТВА

Как и десятилетия назад, мотоциклетные двигатели демонстрируют превосходство в удельной мощности над автомобильными. Пойдет ли развитие последних в том же направлении? Вряд ли. Экономичность и долговечность для мощных мотоциклетных двигателей не столь актуальны — ведь подобный мотоцикл давно уже стал не средством транспорта, а игрушкой взрослого человека. А некоторая непрактичность (например, эксплуатационный расход топлива у 750-кубового мотоцикла выше, чем у малолитражки вдвое больше рабочего объема) игрушке всегда прощалась. Однако такая расточительность непростительна для автомобиля, на котором каждый день ездят на работу.

* Обзор современных мотоциклов — см. ЗР, 1996, № 6.

Современный двухтактный двигатель с лепестковым обратным клапаном (1) на впуске и регулируемой заслонкой (2) — мощностным клапаном на выпуске («Ямаха-DT125»).

Мощностной клапан (1) управляется сервомотором (2), получающим сигнал от микропроцессора, и обеспечивает оптимальную настройку выпускной системы в зависимости от оборотов двигателя.

Компактная конструкция четырехцилиндрового четырехтактного двигателя («Сузуки-GSX-R750»).

Картерные детали и блок цилиндров двигателя отлиты из алюминиевого сплава. Вместо гильз — никелькремнеуглеродистое покрытие.

Впускной тракт спрямлен для достижения максимального наполнения цилиндра.

Система уравновешивания четырехцилиндрового двигателя «Хонда-СВХ1100ХХ»: 1 — балансирный вал; 2 — промежуточная шестерня; 3 — балансирный вал; 4 — шестерня на коленчатом валу.

Батарея из четырех карбюраторов обеспечивает питание мотоциклетного четырехцилиндрового мотора.

Система инерционного наддува, обеспечивающая лучшее наполнение цилиндров на высоких скоростях («Сузуки-GSX-R600»).

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла «Ямаха-SZR660» с пятиклапанной головкой цилиндра.

Двухцилиндровый оппозитный двигатель БМВ нового поколения. Для уменьшения ширины мотора применили привод от верхнего распредвала через короткие штанги и коромысла. БМВ — одна из немногих компаний, использующая на мотоциклетных моторах впрыск топлива.

Двухцилиндровые V-образные двигатели вот уже 90 лет на мотоциклах

(«Хонда-VT750C»).

Почему «летают» мотоциклы

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

www.zr.ru

sashamoto.ru

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Многие из нас ездят на мотороллерах, но вот как устроен и работает двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), который приводит в движение Вашу двухколесную технику, знает не каждый. А вот хорошо зная все принципы работы ДВС, Вы сможете быстро и правильно диагностировать его неполадки. Да и вообще, в ознакомительных целях знание принципов работы не помешает. Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. Практически на каждом мотороллере, особенно до 2000 года выпуска, установлен двухтактный двигатель. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%. Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора. Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений. Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

Такт сжатия. 1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Далее цикл повторяется.

Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

Наглядно просмотреть работу двухтактного ДВС можно на этом ролике: