Мотоцикл, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания, является быстроходным двухколесным транспортным средством. По устройству мотоциклы разделяются на одиночные (рис. 1) и с коляской (рис. 2). В зависимости от назначения мотоциклы бывают дорожными, спортивными и специальными.

Рис. 1. Дорожный мотоцикл "Восход"

Выпускаются еще два промежуточных между мотоциклом и велосипедом средства механического транспорта: мотовелосипеды и мопеды.

Рис. 2. Дорожный мотоцикл с коляской ИЖ "Юпитер"

В зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя мотоциклы делятся: на сверхлегкие (50-100 см 3), легкие (125-250 см 3), средние (350- 500 см 3) и тяжелые (свыше 500 см 3).

Ниже приведены основные данные дорожных мотоциклов.

Мотоцикл имеет следующие механизмы и системы: двигатель с обслуживающими его системами питания, смазки, охлаждения и зажигания, силовую передачу, ходовую часть, механизмы управления.

Двигатель преобразует тепловую энергию в механическую, которая с помощью ряда механизмов приводит мотоцикл в движение.

Силовая передача (рис. 3) подводит развиваемое на коленчатом валу двигателя усилие к ведущему колесу. К ней относятся: передняя передача, сцепление, коробка передач и задняя передача.

Существуют три типа силовой передачи: цепная, карданная и прямая.

Цепная передача (рис. 4, а) передает вращающее усилие или крутящий момент двигателя моторной цепью на сцепление, а через него коробке передач, откуда задней цепью на ведущее колесо мотоцикла.

При карданной передаче (рис. 4, б) крутящий момент от коленчатого вала передается через сцепление непосредственно коробке передач, откуда с помощью карданного вала и главной передачи к ведущему колесу мотоцикла.

Прямая передача состоит из шестеренчатой передачи (моторной), которая через механизм сцепления и коробку передач передает усилие на вал, являющийся одновременно осью колеса.

Ходовая часть обеспечивает движение мотоцикла и служит остовом для крепления основных его механизмов. Она включает раму, переднюю вилку, колеса с шинами, седло, багажник, подножки, подставку, грязевые Щитки и прицепную коляску.

Механизмы управления предназначены для управления мотоциклом во время движения, а также для работы его агрегатов и приборов. К механизмам управления относятся: рулевое управление, тормоза и органы управления.

Рулевое управление обеспечивает изменение направления движения мотоцикла поворотом переднего колеса и состоит из руля, рулевого амортизатора и рулевого стержня с подшипниками передней вилки.

Тормоза замедляют движение и останавливают мотоцикл.

Органы управления служат для управления работой агрегатов, механизмов и приборов мотоцикла.

Двигатель мотоцикла, мопеда, скутера, квадроцикла, снегохода и другой подобной мото-техники является агрегатом, преобразующим тепловую энергию сгораемого топлива в механическую работу, с помощью которой любое мото-транспортное средство (и не только) способно передвигаться. В этой статье, больше рассчитанной на начинающих любителей мото-техники, я постараюсь подробно описать всё, что связано с двигателем внутреннего сгорания, устанавливаемого на серийную мото-технику.

Конечно же описать абсолютно все типы двигателей в одной статье нереально, и нельзя объять необъятное, да это и не нужно, так как поняв принцип работы простейшего мотоциклетного двигателя (двухтактного и четырёхтактного) любой мото-любитель впоследствии научится разбираться практически в любом моторе, даже самом современном.

Как уже было сказано выше, на мототехнике всех мировых производителей устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия сгораемого бензина преобразуется в механическую работу, для придания вращения заднему колесу.

Ниже я подробно опишу принцип работы и общее устройство двигателя мотоцикла (двигателя внутреннего сгорания).

Принцип работы (рабочий процесс) и устройство двигателя мотоцикла.

Когда мы открываем краник бензобака (на современных мотоциклах стоит автоматический вакуумный кран) то топливо поступает в поплавковую камеру мотоциклетного карбюратора. Далее мы придаём движение поршню с помощью кикстартера (или нажимая кнопку электро-стартера) и движение поршня создаёт разряжение в цилиндре и в него из карбюратора начинает поступать горючая смесь, состоящая из засасываемого через воздушный фильтр воздуха и паров мелко распыленного бензина.

Горючая смесь начинает смешиваться с остатками отработавших газов (если мотор недавно работал) и образуется рабочая смесь, которая сжимается в камере сгорания с помощью поршня и затем сжатая смесь воспламеняется в нужный момент (2-3 мм до ВМТ) с помощью искры на

Давление газов от сгораемого топлива начинает расширяться и двигать поршень вниз, а он в свою очередь передаёт движение через и на коленвал двигателя мотоцикла. При этом поступательно-прямолинейное движение поршня (благодаря устройству кривошипношатунного механизма) преобразуется во вращательное движение , который через моторную передачу и трансмиссию (коробку передач) передаёт вращение заднему колесу, которое двигает мотоцикл (или другую мото-технику).

Ну а преобразование тепловой энергии сгораемого топлива в механическую работу — это и есть рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания, при этом, как было отмечено выше, поршень двигателя перемещается в цилиндре вниз-верх (о поршнях подробнее ниже). А крайние точки в верху и в низу, которые занимает поршень при перемещении в цилиндре мотора, называются мёртвыми точками — верхней и нижней (ВМТ и НМТ).

Верхняя мёртвая точка — это года поршень находится в верху у камеры сгорания, то есть когда поршень максимально удалён от оси коленвала. Ну а нижняя мёртвая точка — когда поршень находится в самом низу — то есть минимально удалён от оси . Ну а расстояние от верхней мёртвой точки до нижней называется рабочим ходом поршня, а процесс, который происходит за один ход поршня называют тактом.

Исходя из вышеописанного, если рабочий процесс двигателя мотоцикла (или иного транспортного средства) совершается за два хода поршня, то такой двигатель называется двухтактным. Ну а если рабочий процесс совершается за четыре хода поршня, то такой мотор называется четырёхтактным. Более подробно о двухтактном и четырёхтактном двигателях я напишу ниже, а пока следует написать ещё несколько важных моментов, касающихся обоих типов двигателей.

Объём, который образуется над поршнем, когда он находится в верхней мёртвой точке, называется объёмом камеры сгорания (или объёмом камеры сжатия). И чем меньше этот объём, тем выше степень сжатия двигателя (о степени сжатия я ещё скажу ниже), и больше максимальные обороты двигателя и тем более высокооктановый бензин требуется для работы такого мотора.

А объём цилиндра двигателя, от нижней мёртвой точки до верхней (полный ход поршня), называется рабочим объёмом цилиндра и измеряется в кубических сантиметрах в странах СНГ и Европы, и в кубических дюймах (инчах) в странах Америки. Если двигатель не одноцилиндровый, а имеет несколько цилиндров (многоцилиндровый) то рабочим объёмом многоцилиндрового двигателя считается сумма объёмов всех цилиндров.

Кстати, рабочий объём многоцилиндровых большекубатурных моторов измеряется не только в кубических сантиметрах, его проще считать в литрах (и называется литражом двигателя). А сумма рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания считается полным объёмом цилиндра. Ну а отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания называют степенью сжатия.

Ну и ещё одно понятия, связанное с моторами и которым больше всего интересуются при — это мощность. Мощностью называется работа, которая совершается в единицу времени и измеряется в лошадиных силах.

двигатель мотоцикла: А — одноцилиндровый двухтактный, Б — опозитный четырёхтактный двигатель Уралов и Днепров, В — двухцилиндровый двухтактный двигатель типа ИЖ-Юпитер, 1 — цилиндр, 2 — поршень, 3 — шатун, 4 — коленвал, 5 — картер.

Двигатель мотоцикла (или другого транспортного средства) имеет кривошипно-шатунный механизм, именуемый коленчатым валом (см. рисунок 1) газораспределительный механизм, систему смазки, системы питания и зажигания, ну и систему охлаждения (воздушную или жидкостную) и о всех этих системах будет описано в этой статье, или даны ссылки на другие статьи, так как мне нет смысла повторять то, что уже есть на сайте.

Но вначале мы подробнее рассмотрим рабочий процесс двух и четырёхтактного двигателя и разберём чем они отличаются.

Рабочий процесс и особенности двухтактного двигателя мотоцикла.

В двухтактном двигателе внутреннего сгорания рабочий процесс осуществляется всего за два хода поршня — см. рисунок 2 и газораспределение совершается с помощью поршня. Рабочий процесс двухтактного двигателя осуществляется так: когда поршень двигается вверх, то продувочное (перепускное) и выпускное окна открыты, а впускное окно закрыто поршнем.

Двухтактный двигатель мотоцикла — рабочий процес

При этом в цилиндре двухтактного двигателя осуществляется процесс перепуска из картера свежей смеси и выпуск отработанных газов. А в конце хода поршня (см. рисунок 2 б) совершается сжатие рабочей смеси воздуха и паров бензина в цилиндре, а в картере двигателя происходит впуск свежей смеси. Ну а далее, сжатая поршнем рабочая смесь воспламеняется в нужный момент с помощью свечи зажигания и далее происходит сгорание сжатой смеси.

Расширяясь газы давят на поршень и он двигается вниз (см. рисунок 2 в), совершая рабочий ход, при этом продувочное (перепускное) и выпускные окна закрыты, а впускное окно открыто. Далее в цилиндре двухтактного двигателя мотоцикла заканчивается сгорание рабочей смеси и при рабочем ходе поршень продолжает движение вниз.

В картере двухтактного мотора заканчивается процесс впуска свежей смеси и движущимся вниз поршнем закрывается впускное окно и начинается предварительное сжатие горючей смеси в картере (см. тот же рисунок 2 в).

Затем, во второй половине хода поршня вниз, продувочное (перепускное) и выпускные окна открыты (см. рисунок 2 а), а впускное окно закрыто поршнем. При этом происходит продувка, с помощью которой свежая горючая смесь способствует очистке цилиндра от отработавших газов, которые выходят через открытое выпускное окно (окна). Ну и опять же в картере двухтактного двигателя происходит предварительное сжатие горючей смеси и перепускание её в цилиндр (перепускание из картера в цилиндр показано стрелочками на рисунке 2 а).

Кстати, продувка в двухтактных двигателях (по расположению окон) может быть поперечной и возвратно-петлевой. Поперечная продувка — это когда перепускные и выпускные окна располагаются напротив друг друга (диаметрально противоположно). А на старых двигателях на донышке поршня имелся специальный гребень (своеобразный отражатель на поршне), с помощью которого свежая смесь направляется вверх и вытесняет из цилиндра мотогра отработанные газы.

Цилиндр двухтактного двигателя мотоцикла: 1 — впускной канал, 2 — выпускной патрубок, 3 — перепускной (продувочный) канал.

Позже, на более современных двухтактных двигателях от гребня отказались, так как обороты возросли и требовался уже более лёгкий поршень (а гребень его утяжелял). Ну и гребень оказался ненужным,так как начали применять возвратно-петлевую двухканальную (или многоканальную) продувку (см. рисунок 3).

При такой продувке, как видно из рисунка 3, выпускные и продувочные окна начали располагать на одной стороне цилиндра и свежая горючая смесь отражаясь возвратным потоком, выдувает отработанные газы.

Рабочий процесс четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Как понятно из названия, в четырёхтактном двигателе рабочий процесс происходит за четыре хода поршня, и рабочий процесс (все такты) показан на рисунке 4. Но сначала следует сказать, что основное отличие четырёхтактного двигателя от двухтактного заключается не только в количестве тактов, а ещё и тем, что в четырёхтактном моторе газораспределение осуществляется не поршнем (как в двухтактном двигателе), а с помощью клапанного механизма.

Четырёхтактный двигатель мотоцикла — рабочий процесс.

Более современные и форсированные моторы имеют не два, а четыре клапана на каждый цилиндр, но о системе газораспределения мы более подробно поговорим чуть позже. А сначала подробно рассмотрим рабочий процесс четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Первый такт — это такт впуска, при котором поршень в цилиндре движется вниз от ВМТ до НМТ. При этом открыт впускной клапан и горючая смесь поступает через него в цилиндр двигателя, а выпускной клапан закрыт.

Второй такт — это такт сжатия. Когда поршень минует нижнюю мёртвую точку и начнёт движение вверх к ВМТ, начинается второй такт — такт сжатия рабочей смеси. К этому моменту впускной клапан успел закрыться и выпускной клапан также остаётся закрытым (оба клапана закрыты и происходит сжатие горючей смеси).

Ну и почти в самом конце такта сжатия, когда поршень немного не дошёл до ВМТ (примерно — 2 — 3 мм, у всех моторов угол опережения немного разный) происходит разряд между электродами и электрическая искра поджигает сжатую горючую смесь.

Третий такт — это такт расширения — рабочий ход. Сжатая горючая смесь быстро сгорает, горючие газы расширяются и с силой толкают поршень вниз (от ВМТ до НМТ) при этом происходит рабочий ход, то есть третий такт расширения и работы. И именно в третьем такте происходит преобразование энергии сгораемого топлива в механическую работу.

Четвёртый такт — это такт выпуска, при котором поршень двигается от НМТ до ВМТ и при этом впускной клапан остаётся закрыт, а выпускной уже открывается. При полностью открытом выпускном клапане и при подошедшем вверх поршне происходит удаление из цилиндра и камеры сгорания отработанных газов в окружающую среду.

Недостатки и преимущества одноцилиндрового четырёхтактного двигателя мотоцикла.

Четырёхтактные одноцилиндровые моторы имеют как плюсы, так и минусы.

Их недостатков следует отметить:

1. Работают толчками (немного неравномерно, хотя в этом есть своя фишка) так как из всех четырёх тактов, за два оборота коленвала, происходит только один рабочий такт, при котором двигатель совершает работу. А при остальных трёх вспомогательных тактах энергия расходуется и поэтому четырёхтактные моторы имеют немного меньшую мощность, чем двухтактные (при одинаковых параметрах).
2. Происходит прерывистость процессов наполнения свежей горючей смесью и выпуска отработанных газов. И каждый из этих процессов осуществляется в течении всего одного из четырёх тактов, а затем прекращается. Это ухудшает очистку от отработанных газов и так же ухудшает наполнение свежей горючей смесью.
3. Обладают недостаточно быстрой способностью увеличивать число оборотов и от этого обладают недостаточной приёмистостью (при одинаковых параметрах по сравнению с двухтактными моторами). Но на современных моторах, благодаря большему количеству клапанов (и цилиндров) некоторые из недостатков почти полностью устранены.

И преимуществ четырёхтактных двигателей мотоциклов (и автомобилей) следует отметить основные:

1. Гораздо лучшая экономичность, по сравнению с более прожорливыми двухтактными моторами.
2. Больший ресурс колец и поршней (так как в цилиндре нет окон) и более лёгкий ремонт.
3. Повышается проходимость мотоцикла или иной мототехники по бездорожью, так как четырёхтактные одноцилиндровые моторы имеют хорошую тягу на низах, несмотря на свою неравномерность работы, особенно на малых оборотах (толчками).
4. Более экологически чистые двигатели (по сравнению с двухтактниками, которые уже запрещены и не вписываются в нормы Евро по экологии).

Начнём с кривошипно-шатунного механизма. Этот механизм не только воспринимает большое давление расширяющихся при горении рабочей смеси газов, но главное назначение этого механизма — это преобразование прямолинейного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленвала.

Также двигатель мотоцикла состоит из цилиндра, его головки, поршня с , шатуна, маховика, коленчатого вала (тот же кривошип) и картера.

Цилиндр двигателя предназначен для направления движения поршня. Вместе с поршнем и головкой цилиндра он образует замкнутую камеру, в которой и происходит рабочий процесс.

Цилиндр мотоцикла Урал с вырезом внизу под маслоподающую трубку.

Изготавливают цилиндры из чугунных отливок, а более современные из алюминиевых сплавов, с вставленными чугунными гильзами. А самые современные цилиндры не имеют чугунной гильзы, а алюминиевый цилиндр покрыт износостойким никасилевым покрытием, или ещё более современным (наносят гальваническим способом).

Внутренняя поверхность цилиндра для уменьшения трения шлифуется, а для лучшего удержания масла на стенках цилиндра — хонингуется (о хонинговке цилиндра мотоцикла читаем , а про восстановление никасилевого цилиндра ) .

Цилиндры двухтактных двигателей в гильзе имеют окна, в которые выходят перепускные, впускные и выпускные каналы. Также на цилиндрах двухтактных моторов имеется патрубок (или два патрубка) с резьбой (или фланец), для крепления выпускной трубы, а так же имеется фланец для крепления карбюратора (на современных двухтактниках фланец карбюратора находится непосредственно на картере, а не на цилиндре, так как впуск горючей смеси происходит через лепестковый клапан прямо в полость картера.

А у цилиндров четырёхтактных моторов окна и каналы отсутствуют, так как газораспределение происходит в головке двигателя с помощью клапанного механизма (о системе газораспределения я напишу ниже).

Головка цилиндра изготавливается из алюминиевого сплава и крепится сверху на цилиндре двигателя. Внутренняя поверхность головки, в районе стыковки с цилиндром, имеет сферическую поверхность и образует камеру сгорания, в которой имеется резьбовое отверстие для свечи зажигания.

Головки двухтактных двигателей мотоциклов имеют простую конструкцию, и кроме рёбер для охлаждения, свечного отверстия и сферической камеры сгорания в них больше ничего нет (ну и плоскость для стыковки с цилиндром двигателя).

А головки цилиндров четырёхтактных двигателей более сложная по конструкции, так как в ней имеется механизм газораспределения. Так же имеются впускные и выпускные каналы, ещё есть клапанов, опоры коромысел для привода клапанов, отверстия для штанг (на более современных четырёхтактниках штанги отсутствуют, так как клапана открываются непосредственно от действия кулачков распредвала).

Для стыковки нижней плоскости головки и верхней плоскости цилиндра делается идеально ровная поверхность и при сборке используется медная прокладка, а на многоцилиндровых моторах как правило используется прокладка из армированного полотна, насыщенного графитом.

Поршень (или поршни) двигателя мотоцикла, или любой другой техники является одной из наиболее важных деталей, так как он воспринимает значительные нагрузки от давления газов, а так же передаёт усилие от давления расширяющихся газов на шатун, ну и кроме того поршень движется в цилиндре с большой скоростью (особенно на максимальных оборотах).

Поршень двигателя мотоцикла: 1 — компрессионное кольцо, 2 — донышко поршня, 3 — поршневой палец, 4 — стопорное кольцо, 5 — бобышка, 6 — шатун, 7 — юбка поршня.

Поршень двигателя показан на рисунке 5 и имеет днище, юбку и бобышки, ну а днище может быть выпуклым, плоским или фасонным. Выпуклое днище считается более прочным, уменьшает нагарообразование, но у четырёхтакных моторов в выпуклом днище приходится делать выточки для клапанов.

Плоское днище менее прочное, но изготовить его проще. Ну и фасонное днище поршня изготавливалось в 50 — 60 годах прошлого века и применялось на двухтактных моторах некоторых мотоциклов и мотороллеров (например ВП-150 или ВП-150М) и изготавливалось в виде отражателя гребня (см. рисунок 2 выше), обеспечивающего поперечную продувку в старых двухтактных двигателях.

Поршень имеет канавки (две, три в двухтактных, или три, четыре канавки в четырёхтактных моторах) в которые устанавливают поршневые кольца с помощью специальных приспособлений. А в отверстия бобышек 5 вставляется поршневой палец, на который надевается верхняя головка шатуна.

Поршень двигателя мотоцикла или другой техники имеет не просто ровную форму цилиндра. Так как в процесае работы двигателя все детали, в том числе и поршень нагреваются и конечно же расширяются (тепловое расширение). А поршень нагревается и расширяется неодинаково по всей своей длине, ведь в верхней части он греется больше, а значит и расширяется больше, а в нижней части меньше.

Ну а чтобы обеспечить одинаковый рабочий зазор между поршнем и стенками цилиндра двигателя, поршень изготавливают немного конусным (к низу конус расширяется). А в районе бобышек поршень делают немного овальным. Конус и овал делают в пределах соток и геометрия конуса и овала зависит от материала, из которого изготавливают поршень.

Поршневые кольца 1 показаны на рисунке 5 и на рисунке справа чуть ниже (о усовершенствовании поршневых колец ) надевают в канавки поршня и кольца бывают компрессионные и маслосъёмные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и стенками цилиндра, а маслосъёмные поршневые кольца используют только в четырёхтактных моторах, для снятия излишков моторного масла, которые через отверстия в маслосъёмных кольцах и поршне сливаются обратно в картер двигателя.

1 — цилиндр, 2 — кольцо, 3 — щуп.

Ну а для того, чтобы поршневые кольца были упругим, при их изготовлении заготовку кольца разрезают, затем делают определённый зазор, затем сжимают в специальной оправки и снова обрабатывают. Место на кольце в районе разреза называется замком, ну а зазор в замке у поршневых колец должен быть не более 0,1 — 0,5 мм (у большекубатурных моторов чуть больше).

Чтобы исключить прорыв газов при работе мотора, поршневые кольца устанавливают на поршень так, чтобы замки колец не располагались один под другим (например если три кольца, то замки располагают под 120º по отношению друг к другу). А чтобы исключить проворот колец в канавках и поломку их от попадания в окна в двухтактных двигателях, в канавках поршней двухтактников запрессовывают стопорные штифты.

А чтобы кольцо плотнее легло, на концах замков с внутренней стороны вырезают выточки. Изготавливают кольца из специального серого чугуна, а на некоторых моторах (например спортивных) кольца делают из качественной стали и верхнее кольцо хромируют.

Поршневой палец 3 (см. рисунок 5) предназначен для шарнирного соединения поршня и шатуна. Палец изготавливают из качественной стали и его наружная поверхность подвергается закалке и цементации, чтобы исключить быстрый износ. Ну а чтобы предотвратить осевое смещение пальца в бобышках, в них делают специальные проточки, в которые вставляются стопорные кольца из упругой стали (в некоторых моторах, там где палец прессуется в бобышках с натягом, стопорные кольца не используют).

Шатун . Показан на рисунке 5 под цифрой 6, а так же на фото справа. Очень подробно о шатунах и какие они бывают, я написал отдельную статью и желающие могут почитать её . Ну а в этой статья я напишу лишь основное.

Шатун в двигателе мотоцикла, да и в любом двигателе внутреннего сгорания соединяет поршень с коленчатым валом и состоит из верхней головки шатуна, которая через (или игольчатый подшипник) и поршневой палец шарнирно соединяется с поршнем. Так же шатун состоит из стержня (как правило двутаврового сечения), ну и из нижней головки, которая соединяется с шейкой коленчатого вала через подшипник скольжения (вкладыш) или через подшипник качения.

Если нижняя головка шатуна неразъёмная, то она соединяется с шейкой коленвала (с пальцем) с помощью роликового подшипника качения (как у большинства отечественных двухтактных мотоциклов и мопедов). На двигателях, у которых имеется масляный насос и система смазки под давлением, то нижняя головка делается разъёмной (из двух половинок) и стягивается болтами и гайками ну и в качестве подшипников используются подшипники скольжения — так называемые тонкостенные .

Для смазки нижней и верхней головки шатуна в двухтактных двигателях применяется масло в смеси с бензином. А у двигателей с вкладышами масло подаётся к нижней головке (и вкладышам) под давлением, создаваемым масляным насосом (например как в и большинства иномарок с четырёхтактными моторами), а к верхней головке шатуна масло подаётся с помощью разбрызгивания.

А качественная поверхность для поршневого пальца, Б — грубая поверхность из за неровностей быстро покрывается коррозией.

На некоторых мотоциклах (например отечественных К-750, Урал, М- 72) смазка нижних головок шатунов производится , поступившим с помощью разбрызгивания в специальные масло-уловители коленчатых валов, из которых далее масло, под действием центробежных сил, поступает через специально просверленные каналы к шатунным шейкам и к роликовым подшипникам нижней головки шатуна.

Маховик . Маховик в двигателе предназначается для равномерного вращения коленвала, а так же для облегчения пуска двигателя и трогания мотоцикла с места. В четырёхтактных двигателях мотоциклов маховик является отдельной деталью, насаживаемой на коническую цапфу коленвала и так же маховик является основой для крепления механизма сцепления.

О балансировке коленвала вместе с маховиком (в гаражных условиях) я написал отдельную статью, которую желающие могут почитать . Ну а в двухтактных двигателях маховик представляет собой составную часть коленчатого вала (так называемые щёки коленвала, или противовесы).

Коленчатый вал Он служит в двигателе для восприятия усилия от поршня (или поршней, если двигатель многоцилиндровый) и шатуна, преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение моторной передачи и далее передачи усилия на трансмиссию, ну и далее на ведущее колесо мотоцикла, или другого транспортного средства. Как выбрать коленчатый вал в магазине и не купить подделку я подробно описал .

Коленвал двухцилиндрового отечественного оппозитного двигателя (к-750, м-72)

Коленчатые валы бывают цельные (литые или кованные, например как в двигателе мотоцикла Днепр) — на большинстве мотоциклов с четырёхтактными многоцилиндровыми двигателями у которых в нижней головке шатуна используются вкладыши коленвала.

Так же коленчатые валы бывают составные (например как на мотоцикле Урал и на большинстве двухтаткных отечественных мотоциклов и мопедов). Составные коленчатые валы используют если в нижней головке шатуна устанавливаются роликовые подшипники качения. Подробно о продлении ресурса и ремонте составного коленвала я подробно описал вот в .

Коленчатый вал двигателя мотоцикла (и другой мототехники) имеет коренные шейки (так называемые цапфы), а так же шатунные шейки (так называемый палец нижней головки шатуна), ну и щёки и противовесы, которые уравновешивают вращаюшиеся массы кривошипного механизма.

На большинстве отечественных (и некоторых импортных) двухтактных мотодвигателях щёки, противовесы и маховики изготовлены в виде одной цельной детали. Ну а шатунная шейка (нижней головки шатуна) и две щеки образуют деталь, называемую кривошип (или кривошипно-шатунный механизм).

На двигателях, у которых в нижней головке шатуна используются роликовые подшипники качения коленчатые валы составные в которых детали спрессовываются между собой. Например на двигателях ИЖ Планета, Восход, Минск (и другие одноцилиндровые двухтактные отечественные моторы) коленвалы состоят из двух маховиков, шатунной шейки (пальца) и двух коренных шеек) цапф коленвала).

Ну а коленчатые валы у двухцилиндровых двухтактных отечественных мотоциклах (например ) состоят из двух валов, которые соединены массивным маховиком. Так же коленчатые валы большинства мопедов и скутеров (как импортных, так и отечественных) состоят из двух щёк с противовесами, одной шатунной шейки и двух коренных шеек коленвала.

Все эти валы спрессованы и для замены изношенного роликового подшипника разбираются только при капитальном ремонте коленвала, о котором можно почитать или вторую статью, перейдя по ссылке выше.

Картер двигателя. Картер служит для монтажа почти всех деталей двигателя, кривошипно-шатунного механизма, цилиндра (или блока цилиндров у многоцилиндровых моторов), механизма газораспределения, для крепления коробки передач и для моторной передачи, ну и конечно же для защиты всех внутренних деталей от пыли, воды и грязи.

Отполированный картер оппозитного двигателя (и коробка передач).

Картеры мотоциклов бывают сухого типа (например у мотоциклов Харлей Девидсон — фото выше), у которых масляный насос и масляный бак расположены отдельно от картера (о таких подробнее ). И бывают мокрого типа, у которых масляный насос расположен внутри картера, и моторное масло расположено в поддоне под картером и такие моторы наиболее распространены (все отечественные четырёхтактные двигатели и многие импортные).

Но следует отметить, что у двухтактных двигателей картеры являются так называемыми насосными камерами, куда поступает горючая смесь из карбюратора, там же в картере смесь предварительно сжимается и далее поступает в цилиндр двигателя. И поэтому картеры двухтактных двигателей должны иметь повышенную герметичность (всегда исправный сальник коленвала) и иметь сообщение с атмосферой только во время подачи горючей смеси из карбюратора.

Так же следует уточнить, что у двухтактных двухцилиндровых моторов (например отечественные двигатели ИЖ Юпитер) в картере имеются две разделённые камеры для каждого из цилиндров. Эти две разделённые камеры хорошо изолированны друг от друга, для того, чтобы не нарушалось газораспределение в каждом отдельном цилиндре.

При работе двигателя в картере создаётся повышенное давление и чтобы моторное масло не вытеснялось наружу (например через плоскости разъёма картера, заливные и сливные пробки, подшипники и валы, винты и т.д.) между плоскостями картера, между фланцами цилиндров и их головок, между пробками и другими деталями устанавливают уплотнительные прокладки, а у подшипников коренных шеек коленвала и устанавливают сальники (о сальниках коленвала , а о сальнике распредвала ).

При установке сальников их устанавливают так, чтобы пружина, стягивающая уплотнительную кромку, находилась со стороны повышенного давления (со стороны внутренней полости картера). Ну и для повышения герметичности сливной и заливной пробок под них устанавливают прокладки (резиновые колечки) и после слива или заливки масла пробки плотно затягивают.

Механизм газораспределения двигателя мотоцикла.

Этот механизм обеспечивает впуск в цилиндр (или в цилиндры) двигателя свежей горючей смеси и выпуск отработанных газов. В двухтактных двигателях мотоциклов, мотороллеров и мопедов (скутеров) применяется бесклапанное газораспределение с помощью поршня. А в четырёхтактных моторах газораспределение осуществляется с помощью клапанного механизма.

Бесклапанное газораспределение. Это газораспределение осуществляется на двухтактных моторах и здесь, как было отмечено выше, впуск горючей смеси, а так же перепуск её из картера двигателя в цилиндр и выпуск отработанных газов осуществляется поршнем. Поршень, как золотник открывает и закрывает окна при движении верх-вниз и таким образом регулирует газораспределение в двухтактных моторах.

Клапанное газораспределение. При таком газораспределении впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов происходит через каналы в головке двигателя и эти каналы открываются и закрываются в нужный момент с помощью клапанов, плотно прилегающих к сёдлам (седло клапана — это опорная коническая поверхность к которой примыкает, при закрытии клапана, тарелка клапана — о сёдлах клапанов и о восстановлении изношенных сёдел ).

Клапаны (как правило два на цилиндр) могут иметь нижнее расположение, при котором клапана устанавливаются в цилиндре (например антикварные отечественные моторы М-72 или К-750). Или верхнее расположение, при котором клапана устанавливают в головке цилиндра, как на двигателе мотоцикла Днепр или Урал, да и вообще всех современных двигателей мотоциклов. А у самых современных моторов имеются не два клапана, а четыре и даже пять.

Механизм газораспределения нижнеклапанного двигателя мотоцикла (типа К-750): 1 — шестерня коленвала, 2 — шестерня распределительного вала, 3 — направляющая втулка клапана, 4 — клапан, 5 — толкатель клапана, 6 — распредвал, 7 — кулачок.

При нижнем расположении (см. рисунок 6) механизм состоит из впускных и выпускных клапанов с пружинами, а также имеется распределительный вал 6, кулачки 7 которого при вращении отжимают толкатели 5, а те в свою очередь давят на торец стержня клапана.

Ну а привод (вращение) распредвала осуществляется с помощью шестерни 2, насаженной на распредвал, а вращает её шестерня 1, насаженная на коленвал. Шестерня 1 имеет в два раза меньшее количество зубьев, чем шестерня 2, и поэтому распредвал вращается в два раза медленнее, чем коленвал.

При верхнем расположении клапанов, показанном на рисунке 7 (на более современных мотоциклах), клапана расположены в головке и кроме перечисленных выше деталей ещё имеются коромысла 2 и штанги 3 (например как на моторах Уралов и Днепров).

Механизм газораспределения верхнеклапанного двигателя с нижним распредвалом.

А на более оборотистых самых современных мотоциклах штанги и коромысла отсутствуют (так как они бы на больших оборотах зависали бы), а на торец клапана давит сам кулачок (через или через гидравлические толкатели).

Подробнее о деталях механизма газораспределения читаем ниже.

Клапаны 4 или 7 (см. рисунки 6 и 7 выше) нужны в двигателе для открытия или закрытия в нужные моменты впускные и выпускные каналы в головке и клапан состоит из тарелки и стержня. Тарелка клапана имеет конусную фаску, которая у отечественных двигателей мотоциклов имеет 45 градусов по отношению к стержню клапана. Ну а клапанная пружина обеспечивает посадку тарелки клапана на его седло при закрытии, и удерживает клапан в закрытом состоянии.

Толкатели 5 или 4 (см. рисунки 6 и 7 выше) передают усилие от распредвала на торец стержня клапана (при нижнеклапанном механизме), а при верхнеклапанном механизме толкатели передают усилие на штангу, а штанга уже через регулировочный болт толкает торец клапана. У более современных двигателей имеются гидравлические толкатели, которые под действием давления масла автоматически корректируют нужный клапанный зазор.

Толкатели у нижнеклапанных моторов с одной стороны имеют резьбовое отверстие, для регулировочного болта (для ). А толкатель у верхнеклапанных моторов имеет сферический наконечник для опоры штанги, а с другой стороны толкатель как нижнеклапанного, так и верхнеклапанного двигателя мотоцикла имеет плоскую твёрдую поверхность для опоры в кулачок распределительного вала.

При работе любого двигателя стержень клапана и другие детали нагреваются и вследствии теплового расширения стержень клапана удлиняется. От этого тарелка клапана после нагрева уже не будет плотно прилегать к своему седлу и нормальная нарушится. Чтобы этого не происходило и клапаны плотно закрывались как в холодном состоянии, так и после нагрева, между клапаном и толкателем (или между клапаном и коромыслом) в холодном состоянии делается при тепловой зазор.

Распределительный вал предназначен для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в нужный момент (в определённой последовательности). Распределительный вал, как двигателя мотоцикла, так и любого другого транспортного средства, имеет такое же количество кулачков, как и клапанов.

Также распредвал имеет опорные шейки, для посадки в подшипники (скольжения или качения) и шейку с шпоночным пазом для насаживания приводной шестерни 2 (см рисунок 6 выше).

Спереди распредвала тяжёлых отечественных мотоциклов имеется кулачок, для размыкания контактов в прерывателе распределителя зажигания. Там же имеется опорная поверхность для насаживания бегунка (ротора с грузиками опережения зажигания).

Также на распределительном валу (с другой стороны) имеется червячная шестерня привода масляного насоса (например на тяжёлых отечественных мотоциклах К-750 М, М-72, М63). Кстати, чтобы увеличить ресурс распределительного вала, его следует немного доработать (подробнее об этом читаем тут).

Штанги — эти детали имеются не на всех двигателях, а только на моторах с нижним расположением распредвала (например на наших отечественных верхне клапанных тяжёлых мотоциклах Урал и Днепр). На более оборотистых и современных двигателях с расположением распредвала (или распредвалов) в головке, штанги отсутствуют за ненадобностью.

Штанги представляют собой дюралюминиевые трубки или прутки, на концах которых напрессованы стальные и закаленные наконечники с сферической поверхностью на конце. Ответные сферические поверхности сделаны на концах коромысел и торцах толкателей, в которые и опираются наконечники штанг.

Коромысла показаны цифрой 2 на рисунке 7 чуть выше и они служат для передачи усилия от штанги к торцу стержня клапана (для открытия клапанов) и представляют собой двухплечий рычаг, посаженный на ось. На одном конце коромысла сделано резьбовое отверстие, в которое вкручивается регулировочный винт с контргайкой, а на другом имеется сферическая опора для упора торца штанги.

Ну и на любом двигателе мотоцикла, или любой другой мото-техники ещё имеется , а так же система смазки и система питания, о которых я не буду писать в этой статье, так как об этом я уже очень подробно написал в нескольких статьях, ссылки на которые будут даны чуть ниже.

Скажу лишь что система питания состоит из , бензо-провода, бензо-краника, топливного и воздушного фильтров. У более современных мотоциклов система питания оснащена впрыском топлива и об обслуживании инжекторных мотоциклов желающие

Ну а смазочная система в двухтакных отечественных двигателях простейшая, так как бензин просто разбавляется маслом в бензобаке, а в более современных двухтактных моторах имеется отдельный масляный бачок, из которого масло, с помощью плунжерного масляного насоса, впрыскивается в диффузор карбюратора, где и смешивается с бензином.

Вот вроде бы и всё, надеюсь эта статья о двигателе мотоцикла и о всех его системах будет полезна начинающим мотоциклистам, успехов всем.

Вы давно мечтали о мотоцикле и вот, наконец, решились на покупку? Отлично! А умеете ли вы ездить на нём? Я думаю, у вас есть немало вопросов по этому поводу.

Чтобы научиться высококлассному управлению мотоциклом и справляться с любыми сложными ситуациями на дороге, для начала необходимо изучить основы строения транспортного средства и систему его функционирования. Только владея теоретическими знаниями, можно приступать к освоению практических навыков.

Мотоцикл состоит из различных частей. Они считаются универсальными, потому что независимо от бренда или модели, присутствуют в строении всех мотоциклов.

Рассмотрим кратко основные составляющие мотоцикла:

Сцепление - рычаг, располагающийся с левой стороны мотоцикла. Управлять им очень легко, достаточно простого нажатия пальцем. Сцепление отвечает за включение механизма и способствует плавному переключению скоростей.

Все мотоциклы снабжены цилиндрами, но их количество может отличаться. Существуют модели с числом цилиндров от одного до шести. Это устройство охлаждается специальной жидкостью для предотвращения перегревания в случае нестандартного использования мотоцикла в чрезвычайных ситуациях.

Обязательно в любом транспортном средстве, в том числе и в мотоцикле, есть тормоз. Он очень важен, потому что замедляет скорость передвижения, в случае такой необходимости. Существует два вида тормозов. Первый - передний тормоз, который расположен с правой стороны мотоцикла. Он ответственен за остановку переднего колеса. Второй - задний тормоз, предназначен для остановки задних колёс мотоцикла. Это ножной тормоз. В случае чрезвычайной ситуации на дороге, если необходимо резко остановить транспортное средство, рекомендуется использовать оба тормоза одновременно.

Исправная подвеска гарантирует комфортную поездку. Она обеспечивает стабильную и плавную езду, смягчает удары на плохой дороге.

Бензобак - ёмкость, где храниться топливо для работы мотоцикла.

Переключение передач - педаль для смены скоростей, управляется нажатием ноги.

Свеча зажигания действует в качестве воспламенителя для запуска двигателя.

Замок зажигания - место для ключа, который заводит двигатель мотоцикла.

Руль - средство управления мотоциклом, с его помощью возможны повороты влево, вправо.

Дроссель увеличивает скорость мотоцикла. Он приводится в действие вручную, поворотом рычага.

Боковые зеркала выполняют важную роль при управлении мотоциклом. Они позволяют водителю видеть обстановку у себя за спиной, не оборачиваясь при этом и не теряя контроля над дорогой впереди. Чтобы иметь хороший обзор позади себя необходимо устанавливать зеркала под прямым углом и всегда держать их чистыми.

Теперь, когда вы ознакомились с предназначением и функционированием основных деталей мотоцикла, вполне можно приступить к своей первой поездке на нем! Безопасной вам езды!

• Вперёд

Как известно, двигатели внутреннего сгорания (ДВС), бывают трех типов, а именно двухтактные, четырехтактные и роторные. Последние не сильно распространены но некоторые мотопроизводители их все же используют (Triumf).

Общее устройство и работа двигателя

На мотоциклы устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в цилиндрах которых тепловая энергия сгорающего топлива превращается в механическую работу. Возвратно-поступательное движение поршня, воспринимающего давление газов, преобразуется во вращение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма, который состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала. Крайние положения перемещающегося в цилиндре поршня называют мертвыми точками — верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня, а образуемое пространство — рабочим объемом цилиндра (см 3). Полный внутренний объем цилиндра состоит из рабочего объема и объема камеры сгорания. Отношение полного объема к объему камеры сгорания называется степенью сжатия; чем она выше, тем более эффективно происходит рабочий процесс двигателя. Современные двигатели имеют степень сжатия 9-10 единиц (у спортивных моделей встречаются большие значения).

Поршневой двигатель внутреннего сгорания

У двух- и четырехтактных ДВС протекание рабочего процесса и конструкция деталей несколько различаются.

Четырехтактные двигатели

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (такта) и два оборота коленчатого вала: впуск — поршень опускается от ВМТ и засасывает горючую смесь через открытый впускной клапан; сжатие — поднимающийся от НМТ поршень сжимает рабочую смесь при закрытых клапанах; рабочий ход — смесь сгорает, воспламенившись от электрической искры, и образующиеся газы, расширяясь, перемещают поршень вниз (этот ход поршня называется рабочим, поскольку во время него и совершается полезная работа); выпуск — движущийся вверх поршень выталкивает отработавшие газы через открытый выпускной клапан.

Рабочий процесс четырехтактного двигателя

Двухтактные двигатели

В двухтактных двигателях один рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. Другая их особенность — отсутствие клапанов (впускных и выпускных) с механическим приводом. Их роль выполняет сам поршень, открывая и закрывая специальные окна и каналы на зеркале цилиндра, ну и на некоторых двигателях устанавливается лепестковый клапан на впуске. Объем картера под поршнем также используется при газообмене.

Рабочий процесс двухтактного двигателя

При движении поршня вверх от НМТ происходит впуск рабочей смеси в подпоршневом пространстве, а в надпоршневом — сначала вытеснение отработавших газов, оставшихся от предыдущего цикла, а позже, когда окна закрываются кромкой поршня — сжатие. Около ВМТ смесь в камере сгорания воспламеняется электрической искрой, образующейся между электродами свечи. Горящая топливно-воздушная смесь расширяется и толкает поршень вниз — происходит рабочий ход. Опустившись примерно на 2/3 своего хода, верхняя кромка поршня открывает окна в цилиндре. Отработавшие газы, находящиеся под избыточным дав-лением, выходят через выпускное окно в выпускную трубу. Через другие окна в цилиндр поступает свежий заряд из полости картера, где опускающийся поршень создает избыточное давление. Это перетекание смеси называется продувкой, а окна и каналы — продувочными.

Современные двухтактные ДВС имеют многоканальную (3-7 каналов) возвратно-петлевую продувку. Кроме того, на входе в цилиндр ставят обратный пластинчатый (лепестковый) клапан, которым управляет разрежение в картере. Во время впуска в картер (поршень движется от НМТ к ВМТ) под действием разрежения в подпоршневом пространстве пластинки клапана открывают проход горючей смеси от карбюратора. При обратном движении поршня (во время продувки) избыточное давление в картере закрывает пластины клапана, препятствуя обратному выбросу смеси из картера в карбюратор. Лепестковый клапан улучшает наполнение цилиндра, повышает мощность и экономичность двигателя, особенно на малых и средних частотах вращения коленчатого вала. Многие двигатели также имеют специальный механизм, изменяющий высоту выпускного окна (а значит продолжительность выпуска) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (так называемый «управляемый выпуск»). Несмотря на принимаемые меры по улучшению газообмена двухтактных ДВС, некоторая часть смеси уходит с отработавшими газами, что снижает их экономичность по сравнению с четырехтактными.

Рабочий процесс как двух-, так и четырехтактных ДВС происходит в цилиндре. Поршень перемещается по внутренней поверхности (зеркалу) цилиндра или вставной гильзы. В современных двигателях вместо стальных или чугунных гильз применяют твердосплавные никель-кремниевые композиции («никасил»), напыленные непосредственно на алюминиевую основу цилиндра. В зависимости от принятого типа системы охлаждения, рубашки цилиндра имеют ребра (воздушное охлаждение) или внутренние полости для прохода охлаждающей жидкости.

Поршень воспринимает давление газов при сгорании рабочей смеси. Он состоит из верхней и нижней частей (соответственно головки и юбки) и бобышек крепления поршневого пальца. Форма днища бывает плоской или выпуклой, у четырехтактных двигателей в днище часто делают выемки под клапаны. В юбке поршня у двухтактных двигателей выполнены вырезы, через которые проходит горючая смесь, ведь у этих двигателей поршень управляет газораспределением (впуском, продувкой и выпуском).

Поршни двухтактного (а) и четырехтактного двигателей (б)

1 — головка поршня;
2 — выборки под клапаны;
3 — компрессионные кольца;
4 — маслосъемное кольцо;
5 — бобышки крепления поршневого пальца;
6 — юбка поршня;
7 — вырез под продувочное окно;
8 — маслоуловительная полость (холодильник);
9 — вырез под дополнительное продувочное окно

Головка поршня имеет утолщенные стенки, в которых размещаются 1-3 компрессионных кольца, изготовленных из специального чугуна или стали. Эти кольца уплотняют зазор между поршнем и зеркалом цилиндра, отводят теплоту в стенки цилиндра. У четырехтактных двигателей, помимо компрессионных колец, на поршне имеется маслосъемное кольцо, удаляющее излишки масла с зеркала цилиндра.

Бобышки служат опорой для поршневого пальца, в них имеются проточки для стопорного кольца и отверстия для смазки масляным туманом. Часто в зоне бобышек, на внешней поверхности поршня, делают специальные углубления — холодильники.

Юбка направляет движение поршня. Из-за неодинакового теплового расширения различных частей поршня его наружной поверхности придают сложную форму: бочкообразную (конусную) по высоте и овальную — по окружности. Изготавливают поршни из высококачественных алюминиевых сплавов с большим содержанием кремния, выдерживающих высокие тепловые и механические нагрузки, и в то же время обладающие низким коэффициентом расширения.

Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Обычно применяют плавающую посадку пальца в бобышках поршня и верхней головке шатуна- его фиксация от осевых перемещений осуществляется пружинными стопорными кольцами в бобышках.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу и состоит из стержня (двутаврового или эллиптического сечения) и головок: верхней и нижней. В зависимости от типа двигателя и применяемой системы смазки, головки шатуна выполняют с подшипниками скольжения (с втулками или вкладышами) или качения (роликовые, игольчатые). Когда в нижней головке применяют подшипник скольжения (вкладыш) , саму головку выполняют разъемной. В случае применения игольчатого подшипника, головку выполняют неразьемной и нижнюю шейку вала запресовывают в щеки.

Шатуны

а — с разъемной нижней головкой («Днепр»);
б — с неразъемной нижней головкой («Урал»);
1 — крышка шатуна;
2 — шатунный болт;
3 — шатун;
4 — сепаратор подшипника нижней головки шатуна и ролики;
5 — вкладыши

Коленчатый вал воспринимает усилие от поршня (через шатун), преобразует его во вращательное движение и затем передает крутящий момент к трансмиссии. Кроме того, от коленчатого вала приводятся в действие другие системы и механизмы: газораспределительный механизм (ГРМ), масляный насос (в четырехтактных ДВС), генератор, насос системы охлаждения, уравновешивающие валы. В зависимости от числа цилиндров двигателя и конструктивной схемы коленчатый вал может иметь одно или несколько колен, каждое из которых образовано двумя щеками и шатунной шейкой. Между коленами и по краям вала располагаются коренные шейки, опирающиеся на подшипники.

Коленчатые валы изготавливают составными, или неразборными (цельными). Тип подшипников его опор (коренных шеек) зависит от применяемой системы смазки. Для повышения плавности работы двигателя (ведь только один ход поршня является рабочим, а остальные — один у двухтактного двигателя, и три у четырехтактного — требуют затраты энергии) коленчатые валы имеют выносной маховик, массивные щеки и противовесы. Кроме того, многие современные двигатели имеют специальные уравновешивающие валы, приводимые зубчатой передачей от коленчатого вала.

Коленчатый вал двухцилиндрового двигателя

б — цельный («Днепр»);
1 — шатун с неразъемной нижней головкой и роликовым подшипником;
2 — противовес;

3 D Двигатель мотоцикла

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания. Как это работает?

Разборка двигателя Honda CBR929RR (часть 1).
Первая часть страшного видео разборки двигателя мотоцикла Honda CBR929RR.
В моторе кто-то поселился и рычит, гремит, стучит.
Придонки решили выяснить кто там живет и изгнать его.
Для этого открутили всё навесное: крышки, генератор, привода и т.д.
Чем ближе к "Чужому" - тем страшнее...

Картер двигателя выполняют неразъемным или с плоскостью разъема (продольной, поперечной). В четырехтактных двигателях картер (или его поддон) обычно является резервуаром для масла, стекающего со смазываемых деталей. Многие двигатели имеют общий картер со сцеплением и коробкой передач. В двухтактных многоцилиндровых двигателях объем картера каждого цилиндра должен быть отделен от других, это усложняет конструкцию картера при числе цилиндров от двух и более.

Газораспределением в четырехтактных ДВС управляет распределительный (или кулачковый) вал, который вращается в два раза медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал своими выступами (кулачками) взаимодействует с толкателями, которые непосредственно или через передаточное звено (коромысло, рокер) открывают клапаны (впускной и выпускной); их закрытие происходит под действием клапанных пружин. Периоды времени, когда открыты впускные и выпускные клапаны, называются фазами газораспределения; они согласованы с ходами поршня.

Диаграмма фаз газораспределения четырехтактного двигателя

1 — открытие впускного клапана;
2 — закрытие впускного клапана;
3 — закрытие выпускного клапана;
4 — открытие выпускного клапана;
угол «a » — перекрытие клапанов

Для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью фазу впуска начинают, когда поршень еще не дошел до ВМТ. При дальнейшем ходе поршня от ВМТ к НМТ он засасывает через открытый клапан горючую смесь; заканчивают впуск после прохождения НМТ, когда часть смеси поступает в цилиндр по инерции. Очистку цилиндра от отработавших газов начинают также в конце хода расширения, когда поршень еще не дошел до НМТ, но в цилиндре имеется избыточное давление. Затем, при ходе поршня от НМТ к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы. Закрывают выпускной клапан после ВМТ, чтобы дать части отработавших газов покинуть цилиндр по инерции. Таким образом, существует период времени, когда оба клапана открыты, — его называют «перекрытием клапанов». Каждая модель четырехтактного двигателя имеет свои оптимальные фазы газораспределения, которые задаются на заводе профилем кулачков распределительного вала. Некоторые новейшие мотоциклетные двигатели имеют специальные устройства, позволяющие изменять фазы газораспределения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

На современных четырехтактных ДВС применяется несколько типов ГРМ: OHV, OHC, DOHC.

Схемы механизмов газораспределения

а — OHV, б — OHC, в — DOHC; г — привод распределительного вала цепью; д — привод клапана по схеме DOHC; е — пятиклапанная головка двигателей «Yamaha»; 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — рычаг (коромысло); 5 — регулировочная шайба; 6 — сухари фиксации тарелки;

7 — тарелка (подпятник); 8 — наружная пружина; 9 — внутренняя пружина; 10 — опорная шайба с маслосъемным колпачком; 11 — клапан; 12 — звездочка на коленчатом валу; 13 — башмак натяжителя; 14 — натяжитель; 15 — приводная цепь; 16 — установочная метка на звездочке распределительного вала; 17 — успокоитель цепи

В схеме OHV расположенные в головке цилиндра клапаны приводятся от «нижнего» распределительного вала посредством толкателей, штанг и коромысел; конструкция не обеспечивает четкой работы механизма при высоких частотах вращения коленчатого вала. Двигатели с ГРМ типа OHC имеют «верхний» распределительный вал, воздействующий на толкатели клапанов посредством рычагов (рокеров); вал приводится во вращение цепью или зубчатым ремнем. В современных многоклапанных головках с 4-5 клапанами на цилиндр используют два распределительных вала, каждый из которых своими кулачками непосредственно воздействует на толкатели клапанов (схема DOHC). Такая конструкция имеет минимум деталей и из-за этого снижена инерционность привода клапанов, что позволяет повысить частоту вращения коленчатого вала двигателя, а значит, и его мощность; ГРМ типа DOHC находят все более широкое распространение.

Схема работы OHV

Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатой, цепной передачей или посредством зубчатого ремня. В последних двух случаях двигатели имеют натяжители и успокоители цепи (ремня).

Для нормальной работы клапанного механизма между стержнем клапана и его приводом должен всегда быть тепловой зазор (0,05-0,15 мм). Когда зазора нет, клапаны закрываются неплотно, вследствие чего обгорают и выходят из строя. При увеличенном зазоре они открываются не полностью (теряется мощность) и, кроме того, стучат. Многие двигатели зарубежных мотоциклов имеют ГРМ с гидрокомпенсаторами (работающими от давления в системе смазки), автоматически поддерживающими требуемые клапанные зазоры. Если такая система не предусмотрена, зазор регулируют при техническом обслуживании (ТО).

Четырехтактные двигатели конструктивно сложнее двухтактных, поскольку имеют дополнительно ГРМ и систему смазки. Тем не менее, начиная с 70-х годов ХХ века, они имеют преимущественное распространение на мотоциклах из-за более «чистого» сгорания и лучшей экономичности. В настоящее время в развитых странах мотоциклы с двухтактными двигателями имеют ограниченное применение — это старые модели, спортивные мотоциклы и мопеды; в обозримом будущем, в частности в Европе, ожидается полное прекращение производства этих двигателей из-за крайне отрицательного воздействия на окружающую среду.

Цилиндров мотоциклетных двигателей чаще всего бывает 1, 2 и 4, хотя встречаются 3-, 6- и даже 10-цилиндровые. Они имеют разнообразные компоновки: рядные (продольные и поперечные), V- и L-образные, горизонтальные оппозитные. Рабочий объем двигателей серийных мотоциклов обычно не превышает 1500 см3, мощность 150-180 л.с.

Расположение цилиндров двигателей современных мотоциклов

а — одноцилиндровый двухтактный; б — одноцилиндровый четырехтактный; в — двухтактный рядный с поперечным расположением коленчатого вала; г — четырехтактный рядный с поперечным расположением коленчатого вала; д — четырехтактный V-образный с продольным расположением коленчатого вала;

е — четырехтактный V-образный с поперечным расположением коленчатого вала; ж — четырехтактный рядный с поперечным расположением коленчатого вала; з — двухтактный трехцилиндровый L-образный с поперечным расположением коленчатого вала; и — четырехтактный двухцилиндровый с оппозитным расположением цилиндров; к — четырехтактный четырехцилиндровый с оппозитным расположением цилиндров

Cистемы смазки и охлаждения двигателя

Смазка деталей ДВС нужна для уменьшения трения между ними и отвода тепла. Она осуществляется моторными маслами, которые обладают стойкостью к воздействию высоких температур в сочетании с малой вязкостью при низких температурах (для уверенного пуска двигателя). Кроме того, моторные масла не должны при сгорании образовывать нагар, не должны быть агрессивными по отношению к резиновым уплотнениям и деталям из пластмасс. Для смазки применяются минеральные масла (получаемые из нефти путем перегонки), полусинтетические и синтетические. Полусинтетические масла представляют смесь высококачественных нефтяных и синтетических базовых компонентов. У синтетических масел нефтяная основа отсутствует, за счет эффективных антифрикционных присадок повышается (по сравнению с минеральными маслами) срок службы двигателя, облегчается его пуск при низких температурах. Несмотря на более высокую цену, полусинтетические и синтетические масла находят все более широкое применение. Производятся специальные моторные масла, причем они различаются для двигателей, отличающихся по тактности (двух- и четырехтактных) и по степени форсировки. Для российских мотоциклов с четырехтактными двигателями применяют автомобильные масла различной вязкости, с двухтактными — МГД-14, или зарубежные аналоги.

В четырехтактных двигателях применяются три способа подачи масла к трущимся поверхностям: под давлением, разбрызгиванием и самотеком. Большинство пар трения смазывается под давлением, создаваемым масляным насосом. Другие пары трения смазываются масляным туманом, который образуется при разбрызгивании капель масла движущимися деталями кривошипно-шатунного механизма. И, наконец, третья группа деталей смазывается маслом, стекающим по особым каналам и желобам. Картер (поддон картера) обычно является масляным резервуаром (так называемый «мокрый» картер — рис. а).

Системы смазки четырехтактного двигателя

Некоторые зарубежные мотоциклы имеют систему с «сухим» картером (рис. б), из которого масло сначала откачивается одной из секций насоса в отдельный масляный бак, а другой секцией под давлением подается к поверхностям трения. Бак может располагаться в разных местах: возле двигателя, у заднего колеса или в передней части рамы.

Уровень масла во всех системах смазки контролируют при помощи щупа (с метками минимального и максимального уровня) или через специальное контрольное отверстие. Работа двигателя с пониженным уровнем масла недопустима.

Система смазки содержит масляный насос, масляный фильтр, клапаны (обратный и предохранительный) и магистрали в виде каналов (трубок, сверлений в деталях).

Масляные насосы четырехтактных ДВС бывают плунжерного и шестеренного типов.

Типы масляных насосов

а — плунжерный;
б — шестеренный с наружным зацеплением шестерен;
в — с внутренним зацеплением шестерен

Шестеренный насос , получивший наибольшее распространение, состоит из корпуса, в котором расположены одна или две пары шестерен с наружным или внутренним зацеплением; шестерни приводятся во вращение от коленчатого или распределительного вала двигателя. Масло поступает во входную полость корпуса, захватывается зубьями шестерен и нагнетается к выпускной полости. Из фильтров наиболее распространены сменные бумажные.

В двухтактных двигателях смазка трущихся пар осуществляется маслом, находящимся в виде мелких капель в парах топлива. Масло смешивают с бензином либо предварительно в баке (в пропорции 1:25-1:50), либо непосредственно во впускном патрубке, куда оно в необходимом количестве подается специальным насосом-дозатором. Последнюю систему подачи масла называют«системой раздельной смазки» , она имеет преимущественное распространение на зарубежных двухтактных двигателях. В таких системах подача масла на малых нагрузках доводится до соотношения 1:200, что снижает дымность выхлопа, уменьшает общий расход масла и образование нагара в камере сгорания.

Двухтактный двигатель с системой раздельной смазки

1 — масляный бак;
2 — карбюратор;
3 — разделитель троса «газа»;
4 — ручка «газа»;
5 — трос управления подачей масла;
6 — плунжерный насос-дозатор;
7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок

В системах с раздельной смазкой применяют насосы плунжерного типа , приводимые в действие от коленчатого вала или моторной передачи. Масло хранится в специальном баке и поступает к насосу самотеком. Конструкция предусматривает сигнализатор низкого уровня масла в баке. Количество подаваемого во впускной патрубок масла зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя; в некоторых конструкциях имеется еще одна регулировка его производительности — от положения ручки «газа», для чего насос соединен с ней отдельным тросом.

Система охлаждения

При сгорании топлива в цилиндре ДВС выделяется тепло, часть которого (около 35 %) идет на полезную работу, остальное рассеивается в окружающую среду. Если рассеивание тепла недостаточно эффективно, детали цилиндро-поршневой группы перегреваются, и из-за их чрезмерного расширения, а также нарушения условий смазки, может произойти заклинивание и повреждение деталей. Чтобы не допустить перегрева, все мотоциклетные двигатели вне зависимости от тактности имеют систему охлаждения — воздушную или жидкостную.

Системы охлаждения мотоциклетных ДВС

К ходовой, или, как ее иногда называют, экипажной, части мотоцикла относятся рама, подвеска, колеса, тормоза и органы управления.

Начнем с узла, на котором крепятся все агрегаты и детали, — рамы. Она является как бы скелетом, остовом, и от того, насколько он прочен и долговечен, как хорошо противостоит невзгодам эксплуатации, в значительной мере зависит

срок службы мотоцикла в целом. Все это, конечно, знает и учитывает конструктор при выборе рамы.

Именно «при выборе», а не «при расчете». И вот почему. Нагрузки, приходящиеся на раму, довольно легко можно подразделить на две разновидности. Первая зависит от веса водителя и пассажира, двигателя и других агрегатов, от усилий, возникающих при разгоне и торможении или обусловленных боковым прицепом. Она сравнительно легко определяется и поддается учету. А вот

вторая, зависящая от динамических усилий, возникающих при переезде препятствий, изменяется в столь широких пределах и настолько неопределенна, что учесть ее почти невозможно.

В итоге до настоящего времени нет строгой системы аналитического (по формулам) расчета рам. Для каждого отдельного случая раму выбирают эмпирическим путем и подвергают многочисленным — сначала стендовым, а затем ходовым — испытаниям, по результатам которых судят о ее работоспособности.

Принято различать одинарные и двойные, закрытые и открытые рамы.

Самый распространенный тип — одинарная закрытая рама (рис. 1). У нее верхний стержень и подкос, идущий от головки вниз к двигателю, сделаны каждый из одной трубы, и вся передняя часть представляет собой замкнутый многоугольник. Именно такие рамы имеют все ИЖи, «восходы», мотоциклы минского завода.

Рис. 2. Двойная (дуплексная) рама. Пример применения — наши тяжелые мотоциклы.

Если у рамы оба названных стержня или хотя бы только один подкос сделаны из двух труб, несколько расходящихся по мере удаления от головки (рис. 2), ее называют двойной (дуплексной). Такая конструкция отличается большей жесткостью и прочностью.

Встречаются рамы, контурный многоугольник которых не замкнут снизу, — они называются открытыми (рис. 3). В таком случае роль недостающего силового стержня выполняет картер двигателя, и его приходится делать более жестким. Интерес представляет разновидность этого варианта — так называемая хребтовая рама (рис. 4), у которой совсем нет переднего подкоса, зато необычайно развит верхний стержень. Силовой агрегат при этом подвешивается за заднюю часть картера, а иногда и за головку цилиндра. Рамы этого типа, иногда даже состоящие из двух штампованных половин, применяются преимущественно на мопедах и микромотоциклах.

Как мы уже говорили, рама воспринимает разнообразные нагрузки. Самые неприятные из них те, что передаются на нее через колеса во время движения. Чтобы уменьшить их, обеспечить плавность хода мотоцикла и его устойчивость, колеса соединяют с рамой не жестко, а через упругие элементы — подвеску. В качестве таких элементов используются обычно спиральные пружины (у мотоцикла) или рессоры и торсионные. валы (у бокового прицепа).

Но сами по себе пружины или рессоры еще не могут нас устроить: при любом толчке на неровности дороги мотоцикл в таком случае очень долго будет раскачиваться, пока колебания не затухнут. Поэтому в дополнение к упругим элементам вводятся гасители колебаний.

Прежде они состояли из фрикционных дисков, прижатых один к другому. Сила трения между дисками энергично противодействовала упругой силе пружин, и колебания быстро гасли. Сейчас фрикционные устройства повсеместно вытеснены более совершенными — гидравлическими, в которых используется сопротивление жидкости, продавливаемой через отверстия малого диаметра. Наконец, помимо упругих элементов и гасителей в подвеску входит направляющее устройство. Его назначение — обеспечить перемещение колеса строго в заданном направлении. Роль такого устройства играют подвижные и неподвижные трубы телескопических вилок, качающиеся (маятниковые) вилки.

Все сказанное относится к подвеске вообще, в широком значении этого слова. Конструктивно на мотоцикле она разделена на две независимые самостоятельные части — переднюю и заднюю подвески.

Наиболее распространенный тип передней подвески — телескопическая вилка (рис. 5), названная так из-за некоторого сходства с астрономическим инструментом (одна труба скользит внутри другой). Такая вилка довольно сложна по конструкции (в нее встроен пружинно-гидравлический амортизатор), но обеспечивает хорошую устойчивость и управляемость в разных дорожных условиях, а потому и применяется почти на всех мотоциклах.

Реже используются в передней подвеске рычажные вилки (рис. 6). При этом в зависимости от схемы работы различают вилки толкающего типа (ось качания рычагов расположена сзади оси колеса) и тянущего (ось качания рычагов впереди оси колеса). И те и другие могут быть длиннорычажными или короткорычажными. Если длина рычага близка по величине к радиусу колеса — вилку называют длиннорычаж-ной. Если рычаг много меньше радиуса — вилка короткорычажная. Например, на мотоцикле К-750 вилка толкающего типа, короткорычажная. А на мотороллере Т-200М — длиннорычажная, тянущего типа. Рычажные вилки во многом уступают телескопическим и потому применяются все реже.

Задняя подвеска практически на всех мотоциклах одинакова: рычажная, с отдельными пружинно-гидравлическими амортизаторами. (Кстати, обратите внимание: если в автомобильной терминологии амортизатор — это только гаситель колебаний, то в мотоциклетной — это конструктивный узел, объединяющий и упругий элемент — пружину — и гидравлический гаситель колебаний.)

Вилка шарнирно соединена с рамой. При наезде на препятствие центр колеса перемещается по дуге окружности. При этом ось качания всегда стараются

расположить как можно ближе к выходному валу коробки передач. Чем полнее удается решить эту задачу — тем на меньшую величину изменяется расстояние между осью колеса и выходным валом при срабатывании амортизатора. А значит — меньше меняется натяжение цепи задней передачи и мотоцикл движется плавнее.

Прежде широко применялась так называемая свечная подвеска, при которой центр колеса перемещался только по прямой. Теперь эта конструкция почти не встречается.

Следующий, очень важный элемент конструкции — колесо. Оно состоит из ступицы, обода, шины и спиц.

Размеры колес по диаметру обода колеблются от 10 до 20 дюймов, а по ширине профиля шины — от 2,3 до 4 дюймов. (Обозначение размеров в дюймах— дань истории. Шинная промышленность постепенно переходит на метрическую систему. 1 дюйм = 2,54 см.) Самые маленькие, 10—12-дюймовые применяются на мотороллерах. -Самые большие, 20-дюймовые сейчас встречаются крайне редко, и то лишь на специальных спортивных машинах. Дорожные мотоциклы, как правило, имеют колеса с ободами 16—19 дюймов. Каждый из этих размеров имеет достоинства и недостатки, сопоставляя которые можно сделать вывод о целесообразности того или иного решения.

Например, 19-дюймовые колеса хорошо «держат дорогу», меньше ощущают ее мелкие неровности. На большой скорости повернуть руль при таком переднем колесе довольно трудно — поэтому мотоцикл устойчив, меньше подвержен заносу. Да и к пробуксовке это колесо не так склонно, как маленькое, потому что его площадь соприкосновения с дорогой («пятно контакта») больше.

У колеса малого диаметра — 16 дюймов — свои преимущества. Оно, безусловно, легче — значит, быстрее раскручивается, мотоцикл с такими колесами динамичнее. При маленьком колесе можно очень низко расположить грязевой щиток, это улучшает обдув двигателя встречным потоком воздуха. Центр тяжести мотоцикла несколько понижается — значит, устойчивость повышается. Несколько выше и маневренность мотоцикла.

Эти «за» и «против» привели к тому, что на большей части мотоциклов в последние годы стали применять колеса с ободами «нейтрального» размера — 18 дюймов, — сочетающие в себе достоинства тех и других.

Обод со ступицей соединяется спицами, обычно их 36 или 40. Они располагаются таким образом, что половина их, направленная в одну сторону, воспринимает основные нагрузки при разгоне мотоцикла, а другая половина, имеющая противоположную направленность, работает главным образом при торможении.

Вот мы и подошли к последнему звену сегодняшней темы — к тормозам. (Об органах управления мы здесь говорить не будем, потому что принципиально они устроены на всех мотоциклах одинаково.) Наиболее распространены пока барабанные односторонние тормоза с нерегулируемым упором. Попробуем расшифровать эти определения.

Обычный барабанный тормоз всем знаком и понятен. Он располагается справа или слева — но только с одной стороны колеса, и потому называется односторонним.

Если колодки одним концом опираются на неподвижный палец (ось) — говорят, что это тормоз с нерегулируемым упором. Именно так устроены тормоза всех отечественных мотоциклов.

Замедление мотоцикла при торможении достигается за счет сил трения между накладками и барабаном. При этом и накладки и барабан сильно нагреваются. По данным исследований, мгновенные значения температур достигают в зоне соприкосновения 700—800°С! А при многократном торможении с интервалом в одну минуту температура тормозного барабана стабилизируется около 350°С после 18—20 нажимов на педаль. Уже при таком нагреве эффективность торможения уменьшается на 30 процентов. Если же тормоза перегреваются еще больше — из фрикционного материала накладок начинают испаряться некоторые связующие компоненты. Поверхности трения разделяются этой тонкой полужидкой — полугазообразной пленкой, работающей как смазка, и мотоцикл остается почти без тормозов. Конечно, в обычных условиях такой перегрев колодок почти невозможен. Но нужно отчетливо представлять себе, что такое перегрев и чем он опасен.

Чтобы улучшить отвод тепла, все чаще штампованные ступицы заменяют литыми из легкого сплава, с развитым оребрением.

Б. ДЕМЧЕНКО,
мастер спорта