Двигуни мотоциклів: пристрій, принцип роботи, технічні характеристики

Водії-початківці іноді думають, що найголовніша якість, яку мають двигуни мотоциклів, - це кількість кінських сил, і вважають, що засіб буде їздити добре, лише володіючи потужністю понад сто сил. Однак, крім цього показника, існує безліч характеристик, що впливають на якість роботи мотора.

Бувають двотактні і чотиритактні мотори, принцип роботи яких дещо відмінний.

Також на мотоциклах встановлюють різну кількість циліндрів.

Крім рідного карбюраторного мотора, часто можна зустріти інжекторні агрегати. І якщо перший вид мотоциклісти звикли виправляти самостійно, то інжекторний двигун з прямою системою впорська своїми руками лагодити вже проблематично. Давно вже випускають дизельні мотоцикли і навіть з електродвигуном. У статті розглядатимуться характеристики двигуна мотоцикла карбюраторного типу.

У циліндрах двигуна теплова енергія згораючого палива перетворюється на механічну роботу. При цьому поршень, що рухається через тиск газу, призводить до обертання колінчастий вал через кривошипно-шатунний механізм. Цей механізм складається з колінчатого валу, шатуна, поршня з кільцями, поршневого пальця, циліндра.

Відмінності в конструкції ведуть до різної роботи двох- і чотиритактного двигуна.

Такі мотори мають робочий цикл у чотири такти поршню і два оберти колінвалу. Схема двигуна наочно показує пристрій поршневого ДВС і його робочий процес.

• При впуску поршень опускається від верхньої мертвої точки, засмоктуючи суміш через відкритий клапан.
• При стисненні поршень, що піднімається від нижньої мертвої точки, стискає суміш.
• При робочому ході суміш, загорівшись від електричної свічки, згорає, і гази переміщують поршень вниз.
• При випуску поршень, піднімаючись, виштовхує гази, що відпрацювали вже через відкритий випускний клапан. Коли їм знову досягається верхня мертва точка, випускний клапан закривається, і все повторюється заново.

Перевагами чотиритактників є:

• надійність;
• економічність;
• менш шкідливий вихлоп;
• невеликий шум;
• олія з бензином попередньо не змішується.

Конструкцію цього виду може показати наступна схема двигуна:

Об 'єм двигуна мотоцикла цього виду, як правило, менший, а робочий цикл займає один оборот. Крім того, в ньому немає впускних і випускних клапанів. Цю роботу відтворює сам поршень, який відкриває і закриває канали і вікна на циліндричному дзеркалі. Також при газообміні застосовується картер.

Перевагами цього двигуна є:

• при однаковому обсязі циліндра він має потужність, що перевершує чотиритактник в 1,5-1,8 разів;
• не має розподільного валу і клапанної системи;
• виготовлення обходиться дешевше.

Робочий процес одного та іншого двигуна відбувається в циліндрі.

Поршень тут пересувається по циліндричному дзеркалу або вставній гільзі. Якщо працює повітряне охолодження, то циліндричні сорочки мають ребра, а при водному охолодженні - внутрішні порожнини.

Коленвал через шатун сприймає рух поршня, трансформуючи його в обертальний, а потім передаючи крутячий момент трансмісії. Також від нього починають працювати газорозподільний механізм, насос, генератор і врівноважуючі вали. Колінчастий вал має одне або кілька колін залежно від кількості циліндрів.

У чотиритактному моторі, щоб циліндр краще наповнювався сумішшю, впуск починається ще до досягнення поршнем верхньої мертвої точки, а закінчується після проходження ним нижньої мертвої точки.

Очищення його починається ще до досягнення нижньої мертвої точки, а виштовхуються відпрацьовані гази при русі поршня до верхньої мертвої точки. Після цього випускний клапан закривається, щоб гази залишали циліндр.

На моторі цього виду використовуються такі типи газорозподільного механізму:

• OHV;
• OHC;

В останньому типі є мінімальна кількість елементів, завдяки чому колінчастий вал може обертатися швидше. Тому DOHC отримує все більше поширення.

Чотирьохтактні мотори мають більш складну конструкцію порівняно з двотактними, оскільки мають систему мастила і газорозподільний механізм, відсутній у двотактників. Проте вони стали широко поширюватися через економічність і менш шкідливий вплив на навколишнє середовище.

Двигуни мотоциклів найчастіше бувають одно-, двохциліндровими. Але зустрічаються агрегати і з трьома, шістьма і десятьма циліндрами. Циліндри при цьому бувають рядними - поздовжніми або поперечними, горизонтальними опозиційними, V-подібними і L-подібними. Робочий обсяг моторів зазвичай мають не вище півтори тисячі кубів ці мотоцикли. Потужність двигуна - від ста п 'ятдесяти до ста вісімдесяти кінських сил.

Мастила необхідна для того, щоб між деталями мотора не виникало надмірне тертя. Вона реалізується за допомогою моторних масел, що мають стійку структуру від впливу високих температур і малу в 'язкість при низьких показниках. Крім цього, вони не утворюють нагар, не агресивні до пластмасових і гумових деталей.

Масла бувають мінеральними, напівсинтетичними і синтетичними. Напівсинтетика і синтетика коштують дорожче, але ці види воліють більше, оскільки вважається, що вони корисніші для двигуна. Для двотактників і чотиритактників застосовуються різні види олій. Також вони відрізняються за ступенем форсування.

У чотирьохтактних двигунах використовують три способи подачі олії:

• самоплив;
• розбризкування;
• подача під тиском.

Причому більшість боягузячих пар змащуються під тиском від масляного насоса. Але є й ті, які змащуються олійним туманом, що утворюється внаслідок розбризкування кривошипно-шатунного механізму, а також деталі, до яких олія стікається по каналах і жолобах. При цьому піддон картера служить резервуаром. Його називають у цьому випадку "мокрим".

В інших мотоциклах передбачена система "сухого" картера, де однією секцією олія відкачується в бак, а інший подається під тиском до місць тертя.

У духтактниках мастила відбувається маслом, яке знаходиться в парах палива. Його змішують з бензином попередньо, або у впускному патрубку воно подається насосом-дозатором. Цей останній вид отримав назву "система роздільної мастила". Він особливо поширений на зарубіжних моторах. У Росії система входить у двигун мотоцикла "Іж Планета 5" і "ЗіД 200 Кур 'єр".

Коли паливо в двигуні згорає, виділяється тепло, з якого майже тридцять п 'ять відсотків йде на корисну роботу, а решта розсіюється. При цьому, якщо процес неефективний, деталі в циліндрі перегріваються, що може призвести до їх заклинювання і пошкодження. Щоб такого не сталося, застосовується система охолодження, яка буває повітряною і рідинною залежно від виду мотора.

У цій системі деталі охолоджуються за рахунок зустрічного повітря. Іноді для кращої роботи поверхні циліндра його головки роблять ребристими. Іноді використовується примусове охолодження за допомогою вентилятора з механічним або електроприводом. У чотиритактників ще й ретельно охолоджують олію, для чого поверхню картеру збільшують і встановлюють спеціальні радіатори.

Варіант подібний до того, що встановлюється на автомобілях. Теплоносієм тут виступає антифриз, який є низькозамерзаючим (від мінус сорока до мінус шістдесяти градусів за Цельсієм) і висококиплячим (від ста двадцяти до ста тридцяти градусів за Цельсієм). Крім цього, антифризом досягається ^ розійний і змащуючий ефект. Чисту воду в цій якості використовувати не можна.

Перегрів системи охолодження може бути викликаний перевантаженням або забрудненням поверхонь, що відводять тепло. Також у ній можуть зламатися окремі елементи, через що рідина витече. Тому за роботою охолодження необхідно постійно стежити.

Як паливо для карбюраторних мотоциклів використовують бензин, октанове число якого не нижче 93.

Двигуни мотоциклів мають систему харчування, в яку входить паливний бак, кран, фільтр, повітряний фільтр і карбюратор. Бензин знаходиться в баку, який в більшості випадків встановлений вище мотора для того, щоб самопливом надходити в карбюратор. В інших випадках він може подаватися за допомогою спеціального насоса або вакуумного приводу. Останній можна зустріти на двотактниках.

У паливному баку є кришка зі спеціальним отвором, куди надходить повітря. У багатьох зарубіжних мотоциклах, втім, повітря потрапляє через вугільні резервуари. А деякі мають на кришці замок.

Завдяки паливному крану запобігається підтікання палива.

Через повітряний фільтр в карбюратор надходить повітря. Фільтр буває трьох видів.

• У компактно-олійному типі повітря надходить у центр, повертає на 180 градусів і проходить у фільтр. При цьому він очищається при повороті потоку, де важкі частинки осідають в олії. Таким фільтром забезпечено двигун мотоцикла "Урал" і "Іж". Однак за кордоном використовуються інші види, паперові та поролонові.
• Фільтри паперу є одноразовими. Їх необхідно міняти на кожному технічному обслуговуванні.
• Поролонові фільтри багаторазові - їх можна промивати і знову просочувати олією.

Спортивні мотоцикли, у яких двигун 250 кубів і вище, сьогодні мають систему так званого "прямого впуску", коли забір повітря відбувається спереду обтічника, завдяки чому наповнення циліндрів на високих швидкостях збільшується.

Цей пристрій готує і дозує повітряно-паливну суміш, яка після нього перейде в циліндр. Сучасні карбюратори бувають трьох видів:

• золотникові;
• постійного розріження;
• регістрові.

Всі вітчизняні мотори, а також двигун мотоцикла "Урал" мають золотникові карбюратори. Виняток становить тільки "Урал-Схід", на якому встановлено карбюратор постійного розріження.

У золотниковому карбюраторі ручка газу пов 'язана із золотником. Через вплив на нього регулюється повітря, що надходить у мотор. Із золотником пов 'язана конусна голка, яка входить у розпилювач. При її зміні суміш збагачується або збіднюється. На розпилювачі встановлено паливний жиклер. А разом всі елементи складають дозуючу систему.

У карбюраторах постійного розріження рух ручки газу передається дросельній заслінці, яка знаходиться ближче до виходу з карбюратора. Повітря в камері над золотником взаємодіє зі змішувальною карбюраторною камерою. Так виходить, що рух золотника регулюється розрядженням у впускному тракті.

Реєстрові карбюратори, якими забезпечено багато іноземних одноциліндрових чотиритактників, наприклад двигуни Honda, поєднують у собі два попередні типи. У ньому є дві змішувальні камери, де в одній золотник приводиться від ручки, а в іншій - від розріження в змішувальній камері.

Для того щоб завести холодний мотор, необхідна збагачена суміш. У камері деяких карбюраторів для цього є потопитель поплавка. Коли натискається його стрижень, рівень палива в камері різко зростає до рівня вище допустимого. Через це паливо починає перетікати у впускний трубопровід. А частина палива витікає назовні. З деяких пір, правда, конструкції карбюраторів виконують таким чином, щоб пари не потрапляли назовні. Такі конструкції передбачають використання збагачувальної суміші, що являє собою повітряну заслінку або ще один паливний канал. Її застосовують замість потопача.

Останнім часом чотиритактні двигуни мотоциклів часто мають систему впорська палива на електроуправлінні. Вона складається з паливного насоса з електроприводом, акумулятора, електромагнітних форсунок, електронного БО, який з 'єднаний з різними датчиками, розподільного трубопроводу.

Зустрічаються також системи регулювання моторів, де регулювання систем харчування і запалювання об 'єднані, що підвищує економічність і в той же час потужність агрегату.

Основна несправність системи харчування, через яку може знадобитися ремонт двигуна мотоцикла, - скорочення або навіть припинення подачі палива через засір. Щоб цього уникнути, використовують паливний фільтр. Крім цього, необхідно стежити за станом повітряного фільтру та герметичності патрубків.

Випускна система складається з циліндричного випускного каналу, патрубка і глушника. У двотактниках від розмірів і форми деталей системи безпосередньо залежать економічність і потужність. Тому для них використовують випускні системи на кожному циліндрі окремо. Вони мають резонатор, патрубок і насадку, що глушить.

У чотиритактників випуском керують клапани газорозподільної системи, тому резонанс у них особливої ролі не відіграє. У них зазвичай всі патрубки зводяться до єдиного глушника.

На деяких мотоциклах випуски забезпечено каталітичними нейтралізаторами, що знижують токсичність викидів (вони встановлені, наприклад, на двигуни Honda та інших японських виробників). Такі пристрої були розроблені внаслідок жорстких вимог до відпрацьованих газів в країнах Євросоюзу, США і Японії. Для того щоб запобігти зворотному викиду суміші з циліндрів на холостому ходу і малому обертанні колінчатого валу, у випускних системах багатьох мотоциклів передбачаються спеціальні потужнісні клапани.