ADMIN@PROMOTO.UA PROMOTO.UA Замовити дзвінок

Влаштування мотоцикла. Двигун

Дата публікації: 2014-08-12
Що таке мотор мотоцикла? Говорячи поетично - це серце, яке своїм звуком змушує тремтіти серця людей, що бачать вашого "залізного коня", що мчить повз широко роззявлені від здивування роти одних і вогник заздрості в очах інших.

Щоб наші подальші міркування були зрозумілішими, давайте спочатку домовимося про термінологію, хоча б про основні поняття.
Двигун внутрішнього згоряння (ДВС) – механічний пристрій, в якому хімічна енергія палива, що згорає, перетворюється на теплову, а потім – на механічну. Згоряння палива відбувається безпосередньо всередині двигуна, так званої камері згоряння, утвореної циліндром і його головкою.

Робочим циклом називається сукупність робочих процесів, що послідовно відбуваються в циліндрі. Таких процесів п'ять: впуск, стиснення, згоряння, розширення та випуск.

Поршень - деталь двигуна, що сприймає тиск газів, що утворилися при згорянні палива, і що передає цей тиск через поршневий палець і шатун на колінчастий вал.

Циліндр – деталь, усередині якої переміщається поршень. Внутрішня поверхня циліндра є для напрямної поршня, зовнішня служить для відведення тепла.

Верхня мертва точка (ВМТ) – крайнє верхнє положення поршня.

Нижня мертва точка (НМТ) – крайнє нижнє положення поршня.

Такт (або хід) – переміщення поршня з одного крайнього становища до іншого. За один такт колінчастий вал повертається на 180 ° (на півоберта).

Робочий об'єм циліндра – об'єм, що звільняється поршнем під час його руху від ВМТ до НМТ. Робочий об'єм вимірюється у кубічних сантиметрах. Для одноциліндрового двигуна робочий об'єм одного циліндра є робочим об'ємом двигуна. Для багатоциліндрових двигунів робочий об'єм визначається як сума робочих об'ємів циліндрів. (Іноді робочий об'єм називають літражем). У формулах робочий об'єм позначається Vh;

Об'єм камери згоряння – це об'єм над поршнем при його знаходженні у ВМТ. Він позначається Vc.

Повним об'ємом циліндра називається сума робочого об'єму Vh та об'єму камери згоряння Vc.

Ступінь стиснення показує, у скільки разів зменшується обсяг робочої суміші в циліндрі при переміщенні поршня з НМТ у ВМТ.
Ступінь стиснення (E) – відношення повного об'єму циліндра Va до об'єму камери згоряння Vc

Двотактний двигун - двигун внутрішнього згоряння, в якому повний робочий цикл відбувається за два такти або, що те саме, за один оборот колінчастого валу.

Чотирьохтактний двигун - те ж саме, але повний робочий цикл відбувається за чотири такти, тобто за два повні обороти колінчастого валу.
Зрозуміло, що це далеко не всі терміни, з якими зіштовхуватимемося надалі. І тому в міру потреби ми пояснюватимемо все нові й нові поняття. Поки що цього достатньо, щоб перейти до головного: розглянути робочі процеси та розібратися у пристрої двигуна.

2. Робочий цикл

Його розгляд ми почнемо з чотиритактного двигуна – так легко зрозуміти процеси.
Перший хід поршня вниз використовується для впуску в циліндр горючої суміші, що складається з парів палива та повітря, пов'язаних з певною пропорцією. Горюча суміш надходить через відкритий впускний клапан. Це такт впускання.

Коли поршень досягає НМТ, впускний клапан закриється і поршень, рухаючись у зворотному напрямку, почне стискати суміш, роблячи такт стиснення. При стисканні суміш нагрівається та активно перемішується.

Біля ВМТ суміш підпалюється та згоряє. При цьому обсяг газів багаторазово збільшується, зростає тиск у камері згоряння. Поршень під впливом цього тиску починає рухатися вниз, відбувається такт розширення – єдиний корисний робочий хід.
Коли поршень знаходиться у НМТ, відкривається випускний клапан, і гази, що відпрацювали, починають виходити в атмосферу. Поршень, що рухається до ВМТ, активно їх витісняє – відбувається такт випуску.
Потім цикл повторюється.
У розглянутому нами робочому циклі ми для простоти сприйняття вважали, що клапан впускний відкривається при положенні поршня в ВМТ, а випускний відкривається, коли поршень знаходиться в НМТ. Насправді у реальному двигуні все набагато складніше.

Судіть самі – клапан не може відкритися миттєво. Для його повного відкриття потрібен якийсь час, як і для закриття.
Тому відкриватися впускний клапан починає ще до приходу поршня у ВМТ - це називається випередженням впуску. Відповідно і закривається він після приходу поршня в НМТ (запізнення впуску).
Те саме відбувається з випускним клапаном: він відкривається до приходу поршня в НМТ (випередження випуску) і закривається після ВМТ (запізнення випуску).
Періоди відкриття клапанів – вони зазвичай вимірюються у градусах повороту колінчастого валу – називаються фазами газорозподілу. Користуючись тепер цим терміном, можна сказати, що відкриття клапанів з випередженням і. закриття із запізненням збільшує тривалість фаз (розширює фази). В результаті покращуються наповнення циліндра горючою сумішшю і очищення його від газів, що відпрацювали, підвищується потужність двигуна.
Для наочності фази прийнято зображати як кругової діаграми (рис. 22). Дивлячись на неї, Навіть непідготовлений глядач побачить, що існують періоди, коли одночасно відкрито обидва клапани. Ці періоди прийнято називати перекриттям клапанів. У цей час відбуваються відразу два процеси: заряд циліндра свіжою сумішшю і очищення його від газів, що відпрацювали. З одного боку, це погано: частина нового заряду буквально «вилітає в трубу». З іншого боку, при цьому покращується якість свіжого заряду і, отже, горіння підвищується потужність двигуна.

Діаграма газорозподілу чотиритактного двигуна : 1-впуск; 2 – стиск; 3 – робочий хід; 4 – випуск; 5 - випередження впуску; 6 – перекриття клапанів; 7 - запізнення випуску; 8 – випередження випуску; 9 - запізнення впуску.

З тих же міркувань підвищення потужності робочу суміш у камері згоряння і підпалювати, очевидно, слід не в момент приходу поршня, у ВМТ, а набагато раніше (адже горіння – процес, який потребує часу). Причому не просто «раніше», а з таким розрахунком, щоб початок робочого ходу збігся з піком тиску над поршнем. Цей момент випередження запалювання кожного двигуна суворо індивідуальний. Від його величини залежать легкість пуску, потужність, що розвивається, і паливна економічність двигуна.

У чотиритактному двигуні все просто: відкриваються та закриваються клапани, відбувається впуск та випуск суміші та газів. Але в двотактному двигуні клапанів немає, а він теж працює. Як же так?

Мабуть, головна відмінність двотактного двигуна саме в тому і полягає, що у нього немає клапанів. Але процес газорозподілу тут протікає за тими самими законами. Тільки «відає» всім цим... поршень. Інша відмінність полягає в тому, що робочий процес про
виходить не тільки над поршнем, як у чотиритактному моторі, а й під поршнем, у так званій кривошипній камері, яка в
у зв'язку з цим робиться герметичною. А третя відмінність – у влаштуванні циліндра та головки.

Якщо у чотиритактника циліндр дуже простий, а головка складна (у ній, як правило, розміщуються клапани), то у двотактного мотора навпаки: у стінках циліндра є вікна та канали складної конфігурації, а головка проста.
Чим викликані ці відмінності ми зрозуміємо, коли розглянемо, як протікає робочий процес у двотактному.
Отже, поршень рухається нагору. Як тільки його верхня кромка перекриє лівий продувний канал, що з'єднує циліндр із кривошипною камерою, в картері під поршнем починає утворюватися розрідження. Поки правий випускний канал ще відкритий, у циліндрі над поршнем йде випуск та продування. Але як тільки верхній край поршня перекриє і цей канал, почнеться стиснення.
Продовжуючи рухатися вгору, поршень своєю нижньою кромкою відкриє правий канал впуску, і в кривошипну камеру, в порожнину під поршнем, почне надходити свіжа горюча суміш з карбюратора. Почнеться впуск.
У момент, коли поршень наблизиться до ВМТ на відстань, відповідне випередження запалення (ви вже знаєте про це), іскровий розряд підпалить суміш згоряння в камері згоряння. Гарячі гази, що утворилися при цьому, прагнучи розширитися, змусять поршень, що за інерцією пройшов ВМТ, спрямуватися вниз. Відбудеться робочий хід.

Діаграма газорозподілу двотактного двигуна із золотниковим впуском : 1 – впуск у картер; 2 – стиск у картері; 3 – продування; 4 – випуск; 5 – стиск у циліндрі; 6 – робочий хід.

Коли нижній край поршня перекриє впускне вікно, в кривошипній камері почнеться стиснення (його називають попереднім). Тиск під поршнем збільшиться до 1,25-1,5 см 3 .
Коли верхній край головки поршня, що все ще йде вниз, відкриє випускне вікно, відпрацьовані гази, що зберегли достатній тиск, спрямують у випускну систему. Розпочнеться випуск.
До того моменту коли тиск над поршнем стане майже рівним атмосферному, головка поршня відкриє і ліве вікно продувки. Попередньо стисла в кривошипній камері горюча суміш через продувний канал попрямує в циліндр і заповнить його, витісняючи гази, що відпрацювали, і частково змішуючись з ними. При цьому частина нового заряду, зрозуміло, вилетить у випускне вікно. (Це називається "прямий викид"). Відбудеться продування.
Вона закінчиться, коли НМТ, що пройшов, поршень почне рухатися вгору і перекриє продувне вікно. Випуск же продовжуватиметься доти, доки і випускне вікно не буде перекрито.
Якщо спробувати побудувати вже знайому нам діаграму фаз газорозподілу, то доведеться показувати одночасно два процеси: один, що відбувається над поршнем, у циліндрі, та інший, що протікає під ним, у кривошипній камері. В результаті вийде дві діаграми, два кільця. Внутрішнє зазвичай зображує процеси в картері, зовнішнє – у циліндрі.

Діаграми, звісно, мають абсолютно симетричні фази газорозподілу.

Якщо у двотактному двигуні робочий хід відбувається вдвічі частіше, ніж у чотиритактному, то й потужність при тому ж робочому обсязі має бути вдвічі більшою?

Ну, звичайно, все має бути саме так. Теоретично. А на практиці виходить інакше.
Незважаючи на всі хитрощі конструкторів, циліндри двотактних моторів все ж таки погано очищаються від газів, що відпрацювали. Як наслідок, у них менше потрапляє свіжої суміші – отже, і горіння йде гірше.
До того ж частина свіжої суміші встигає вискочити у випускне вікно, не попрацювавши (пам'ятаєте «прямий викид»?). А одна ця обставина збільшує витрату палива на 20-30%. А є ще «зворотний викид» у карбюратор! На мотоциклах 50-60-х років, що мали прості сітчасті повітряні фільтри, втрати від зворотного викиду становили також відчутну величину - до 25%.
Словом, не виходить подвійного виграшу в потужності, скільки не намагайся. Та ще й за токсичністю «двотактник» явно «брудніший» за свого чотиритактного суперника.
Тут би могло прозвучати таке запитання: «А навіщо ж тоді?». Його в принципі немає, але він мається на увазі з тих пір, як шотландський інженер Дугалд Клерк в 1877 створив двотактний двигун такий суперечливий, що має безліч пороків - і ось вже більше століття не здається. А тому відповімо.
Тому, що двотактник набагато простіше з пристрою. Простіше у виготовленні. Надійніше. Найпростіше в експлуатації. І дешевше. Погодьтеся – не так уже й мало. А якщо ще взяти до уваги, що двотактні двигуни теж безперервно вдосконалюються (за останніми даними, австралійською кампанією «Orbital» розроблено новий принцип продування двотактного двигуна, який виводить цей мотор за паливною економічністю та потужністю на один рівень із кращими чотиритактними зразками), то суперечка між різними моторами, що триває вже не одне десятиліття, може ніколи не скінчитися.

3. Циліндри

Якщо у когось від цієї довгої й трохи хитромудрої назви побігли мурашки по шкірі, то це дарма. Насправді в «групу» входять лише циліндр і поршень, а «механізм» поєднує лише два вузли: шатун і колінчастий вал.

Циліндр – одна із головних деталей двигуна. Внутрішня поверхня циліндра служить напрямною для поршня, а через зовнішню відводиться тепло. Циліндр чотиритактного двигуна – найпростіший. Зазвичай він виготовляється із спеціального чавуну. Внутрішня поверхня, "дзеркало", оброблена до високої точності та чистоти. Причому за допомогою особливої технології на цю поверхню наноситься сітка мікроканавок, що утримують мастило і продовжують термін служби циліндра.

Якщо двигун охолоджується зустрічним потоком повітря, що набігає, то зовнішня поверхня циліндра забезпечується розвиненими ребрами, що покращують відведення тепла. Якщо охолодження рідинне – навколо циліндра влаштовується сорочка, в якій циркулює рідина.
У нижній частині циліндра є фланець для кріплення до картера двигуна; у верхній – шпильки для кріплення головки.
Це, звісно, лише загальна примітивна схема. На самому діді конструкцій безліч. Що ні мотоцикл, то інша конструкція циліндра.
Наприклад, чавун, що добре працює на стирання і обіцяє довговічність, для сучасного двигуна не годиться - надто важкими були б циліндри. І тому інженери вигадали «шаровий» варіант: з чавуну робиться тільки внутрішня тонкостінна гільза, а зовнішня сорочка – з алюмінію. І вийшло дуже чудово. Адже алюміній має чудову теплопровідність. А саме це і потрібно від сорочки.
Циліндр двотактного двигуна набагато складніший. У ньому, як ви пам'ятаєте, на різній висоті є канали: впускний, випускний та продувний. Причому продувних каналів може бути кілька.
Так як з міркувань зниження ваги циліндри двотактних двигунів теж часто-густо роблять шарованими, то вікна в гільзі повинні дуже точно збігатися з вікнами в сорочці: якщо такого збігу не буде, різко погіршиться протікання робочих процесів, мотоцикл втратить потужність і економічність. Тому спортсмени, що використовують двотактні двигуни, нерідко вручну заполіровують канали і надають вхідним та вихідним кромкам спеціальну форму, яка забезпечує найкраще перетікання горючої суміші.
Продування двотактних двигунів у всі часи приділялося найсерйознішу увагу. Вихід каналів у циліндр будувався під певним кутом, ширина і висота вікон ретельно прораховувалися. Іноді для кращого завихрення паливоповітряної суміші на головці поршня навіть влаштовувався спеціальний гребінець-відбивач, дефлектор. І типи продувок отримували спеціальні назви: поперечна, поворотно-петльова, триканальна, хрестоподібна тощо. Не будемо на цьому зупинятись. Для Вас, мотоциклістів-початківців, сказаного цілком достатньо, щоб усвідомити, наскільки важлива продування для двотактного двигуна. А ті, хто захоче в цьому глибше розібратися, знайдуть інші книги.


Адже бувають двоциліндрові двигуни об'ємом всього 125 см. куб. а бувають і одноциліндрові з горщиком в 600 кубиків. Чому так?

З самого свого народження і багато, багато років мотоциклетний двигун був переважно одноциліндровим. Хіба що у класі 750 см 3 і вище конструктори постачали його парою циліндрів. Та й почасти мимоволі: доводилося зважати на те, що не кожен водій фізично в змозі подолати опір суміші, що стискається в такому обсязі, і провернути колінчастий вал при пуску.
Одноциліндрові мотори, як двотактні, так і чотиритактні, досі будуються в усіх країнах світу і встановлюються на мотоцикли в тих випадках, коли головними якостями виступають простота пристрою, надійність і дешевизна.
В основному це двигуни малих кубатур, робочим об'ємом до 100-125 см3.
Однак в останні роки за кордоном з'явилося ціле покоління 600-кубових одноциліндрових мотоциклів, таких як Yamaha SRZ 660, Suzuki LS 650P, KTM 620 EGS, Honda XR 650L та їм подібних. Чим це спричинено? Щоб розібратися, почнемо від печі.
Відомо, що одноциліндровий двигун має безліч вроджених вад. Головні з них – неврівноваженість, нерівномірність моменту, що крутить, схильність до вібрацій на великих обертах, напруженість теплового режиму. Насамперед, при порівняльній тихохідності моторів, ці недоліки не так впадали в очі і з ними можна було миритися. Зі зростанням потужностей ситуація почала загострюватися. І згодом явно намітилася схильність до зростання числа циліндрів. Як правило, двигуни від 250 см3 і вище вже мають два і більше циліндрів. Це дроблення робочого об'єму дозволило помітно підняти літрову потужність за рахунок збільшення числа обертів та ступеня стиснення.
Підраховано, однак, що зменшувати об'єм одного циліндра та збільшувати їх число можна до певної межі. Такою межею за обсягом вважаються 62 см3 і за кількістю – вісім. Як приклад, можна назвати колись знаменитий чотиритактний чотирициліндровий 350-кубовий двигун гоночного мотоцикла «Схід» (С-364) або чотиритактний восьмициліндровий (!) 500-кубовий двигун італійського гоночного мотоцикла «Guzzi». Подальше збільшення числа циліндрів стикається з майже непереборними труднощами компонування і може бути виправдане тільки у випадку одиничного або штучного виконання. Для серійних мотоциклів будуються дво-, три- і чотирициліндрові мотори.
Не треба мати багату уяву, щоб зрозуміти, що зробити одноциліндровий 350-кубовий двигун набагато простіше і дешевше, ніж того ж об'єму чотирициліндровий.
Але не лише простотою та надійністю пояснюється поява на Заході справжньої хвилі «великих горщиків».
Справа в тому, що одноциліндровий двигун великого об'єму для згладжування пульсацій забезпечується масивним маховиком, який забезпечує чудову рівномірність моменту, що крутить, при дуже низьких оборотах. Довгий час ця гарна якість геть-чисто знищувалася жахливими вібраціями, властивими такому мотору. Але після того, як з цією неприємністю навчилися боротися за допомогою особливих валів, що врівноважують, ніщо вже не могло перешкодити широкому поширенню одноциліндрових двигунів великих кубатур.
А тут ще з'ясувалося, що для «прошування» міських пробок немає кращого засобу, ніж спеціальний мотоцикл: вузький, легкий в управлінні, потужний, здатний динамічно розганятися, а в разі потреби – і тягнутися в потоці зі швидкістю пішохода. Такі мотоцикли отримали назву міських «ендуро», і для них ідеально підійшли одноциліндрові 600-кубові двигуни: вузькі, потужні, що мають потрібні характеристики.
Взагалі про циліндри можна говорити дуже довго - адже їх кількість і розташування завжди вказується як одна з перших і найважливіших характеристик мотоцикла.
Але ми змушені рухатися далі: наша дорога довга, а ми ще тільки на її початку!
Головка циліндра у більшості сучасних двотактних двигунів відлита із алюмінієвого сплаву. Зовнішня її поверхня у разі природного охолодження сильно оребрена. Усередині розташовується камера стиснення або, як її частіше називають, камера згоряння.

У головці є кілька наскрізних отворів для кріплення її до циліндра та одне різьбове, що виходить у камеру згоряння – для свічки запалювання. Насамперед на багатьох двотактних двигунах в головці робили ще один різьбовий отвір для клапана-декомпресора. Нині його ставлять дедалі рідше.
У верхньоклапанних чотиритактних двигунів головка набагато складніша: у ній зроблені гнізда, напрямні та канали клапанів.
Найчастіше тут розташовується розподільний вал з коромислами: головка має патрубки для кріплення карбюратора і випускної системи.
Форма камери згоряння буває різною. Але вона аж ніяк не довільна, оскільки сильно впливає якість згоряння. Насамперед часто застосовувалися такі форми, як напівсферичний та «жокейний козирок».
Зараз широкого поширення набула камера, що ніби складається з двох сфер – у ній забезпечується найбільш ефективне згоряння суміші.
– Мене завжди дивувало, що в характеристиках двигуна вказується число та розташування циліндрів – і жодного слова про поршні. Це дискримінація. Поршень – найголовніша деталь...
Це чиста правда. Циліндр пасивний. Поршень сприймає тиск гарячих газів згоряючої суміші і через поршневий палець і шатун передає його на колінчастий вал. Рухаючись зворотно-поступально в циліндрі, він із частотою до 100 разів на секунду розганяється до максимальної швидкості і гальмує до нуля, відчуваючи величезні інерційні навантаження. Справді, це одна з найбільш навантажених деталей двигуна.
Розглянемо будову поршня (рис. 26).

Поршень двотактного двигуна : 1 – днище; 2 - канавки для поршневих кілець; 3 – спідниця поршня; 4 – бобишка; 5 – вирізи у спідниці; 6 – вікно непарного продувного каналу

У ньому розрізняють головку з днищем 1 і спідницю 3. У спідниці (вона грає роль напрямної) є спеціальні припливи – боби з отворами, у яких розташовується поршневий палець.
На бічній поверхні головки, у її верхній частині, проточені канавки 2. У них встановлюються поршневі кільця.
Поршень безпосередньо піддається температурному впливу гарячих газів. Охолоджується ж він погано, тільки свіжою сумішшю та через контакт із дзеркалом циліндра.
Оскільки поршень відливається з алюмінієвого сплаву, при нагріванні він значно розширюється. Щоб його не заклинювало, поршень встановлюють у циліндр із зазором. Причому зазор по висоті поршня різний: головка має найменший діаметр, нижній пояс спідниці найбільший. Крім того, спідниця ще й овальна у поперечному перерізі: вона витягнута у площині, перпендикулярній до поршневого пальця. Враховуючи таку складну форму поршня, умовилися вимірювати його діаметр в одному місці: під нижнім поршневим кільцем. За цим розміром і підбираються поршні до циліндрів.
Поршні чотиритактних нижньоклапанних двигунів мають плоске днище. У верхньоклапанних воно плоске, з виїмками для запобігання клапанам.
Поршні двотактних двигунів, як ви пам'ятаєте, не тільки стискають робочу суміш у камері згоряння, а й керують впуском, випуском та продуванням. У спідниці такого поршня є спеціальні вирізи або вікна, що відповідають конфігурації вікон на дзеркалі циліндра. А в канавках для поршневих кілець встановлюються стопорні штифти, які не дозволяють кільцям повертатися на поршні і тим самим оберігають їх стики від попадання у вікна та від поломки.
Поршневі кільця розрізні, їх виготовляють з таких сортів чавуну або сталі, які мають пружні властивості. За рахунок цього кільця добре прилягають до дзеркала циліндра, ущільнюючи зазор між ним та поршнем. Кільця за призначенням бувають двох видів: ущільнювальні (або компресійні) та маслознімні. Двотактний двигун маслознімних кілець не має. На поршні чотиритактного таке кільце встановлюється нижче за ущільнювальні. При русі поршня воно знімає зі стінок циліндра зайве масло і скидає його в картер.
Більше трьох кілець на поршень не ставиться: ступінь ущільнення збільшується мало, а втрати на тертя помітно зростають.
Стик поршневого кільця називається замком. Замки бувають прямі або косі (у чотиритактного двигуна). На поршні двотактного двигуна кільце в замку відповідає формі та розташуванню стопорного штифта.
Поршневий палець сталевий, пустотілий, термічно оброблений. У бобишках поршня він найчастіше встановлюється за так званою плаваючою посадкою - тобто може вільно повертатися. Однак нерідко використовується і гаряча посадка, коли палець зафіксований у бобишках і може повертатися тільки у втулці. Осьове переміщення пальця обмежують пружинні стопорні кільця, встановлені в проточці бобишок.

Перш ніж перейти до іншої деталі, відвернемося трохи і поговоримо про те, як пов'язані між собою діаметр циліндра та хід поршня.
Це не тільки цікаво, але має пряме відношення до подальших міркувань.
Якщо порівняти, наприклад, ці співвідношення мотоциклів різних років, то навіть фахівець зауважить, що безперервно йде процес зменшення ходу поршня і збільшення його діаметра. Чим це спричинено?
В першу чергу, звичайно ж, тим, що мотоцикл при цьому стає легшим: найменша поверхня циліндра досягається при відношенні ходу поршня до діаметра, що дорівнює 1. При зменшенні ходу поршня істотно змінюється відстань, яку він проходить, і, відповідно, середня швидкість, а це не тільки продовжує термін життя поршня, а й дозволяє збільшити частоту обертання колінчастого валу. Цікаво відзначити: величина середньої швидкості поршня вже багато років залишається майже незмінною, так як за зменшенням ходу відразу слідує збільшення частоти обертання - завдяки цьому зростає потужність.

Для чотиритактних двигунів збільшення діаметра циліндра вигідне ще й тому, що дозволяє використовувати більші клапани або, що краще, збільшити їх число. А це вже впливає на наповнення та теж піднімає потужність. Існує навіть такий термін: "поршнева потужність". Вона виражається співвідношенням, в якому фігурує площу поршня, і дозволяє судити про ступінь форсування двигуна. Збільшити цю площу можна, збільшуючи число циліндрів та зменшуючи відношення ходу поршня до діаметра. У сучасних двигунах це ставлення близьке до одиниці. А зменшення його нижче 0,8 зовсім недоцільне.
Колінчастий вал і шатун утворюють кривошипно-шатунний механізм. Його головне призначення - перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого валу.

Найпростіший колінчастий вал одноциліндрового двигуна складається з корінних та шатунних шийок та щік. Шатунна шийка охоплюється нижньою головкою шатуна, на корінних валах обертається в підшипниках, встановлених у картері. Колінчасті вали багатоциліндрових чотиритактних двигунів часто відливають цілком з міцного чавуну, а потім шийки механічно обробляють.
Як правило, вали нерозбірні. Навіть у тому випадку, коли корінні шийки (напівосі) і шатунна шийка з'єднуються зі щоками в гарячому стані. Так, наприклад, влаштований колінчастий вал «Уралу»

Вітчизняний двоциліндровий двотактний двигун «ІЖ-Юпітер» - це, по суті, два одноциліндрові мотори, об'єднані загальним картером. Тому і колінчастий вал – це два самостійні вали, з'єднані виносним маховиком. Корінні шийки, що входять в маховик, фіксуються шпонками, а розрізний маховик стягується потужним болтом.
Маховик – масивний диск, який зазвичай закріплюється на кінці колінчастого валу. Маючи значну масу, а, отже, і інерцію, маховик при обертанні колінчастого валу накопичує значну енергію, яка витрачається під час допоміжних тактів і згладжує нерівномірність крутного моменту.
Як правило, маховик чотиритактного двигуна розташовується на задньому кінці колінчастого валу, що виходить з картера, і є частиною зчеплення. На зовнішньому обід маховика зазвичай є мітки, що допомагають встановлювати випередження запалення і контролювати кількість обертів. Якщо двигун має електричний запуск, на обід маховика напресовується зубчастий вінець, в зачеплення з яким входить шестерня стартера.
Шатун шарнірно пов'язує поршень із колінчастим валом. У поперечному перерізі шатун найчастіше має форму-двотавра. Найкращий матеріал – сталь. Конструктивно в шатуні розрізняють верхню головку, тіло та нижню головку. У верхній головці знаходиться підшипник поршневого пальця. Насамперед у більшості випадків це була бронзова втулка. Нині дедалі частіше – голчастий підшипник: він довговічніший і надійний при високих оборотах.
У нижній головці також встановлений підшипник. Часто його внутрішньою обоймою є сама шийка колінчастого валу, а зовнішньою – спеціальне термічно оброблене кільце, запресоване в голівку шатуна. Іноді нижня головка буває роз'ємною – тоді в неї встановлюються вкладиші.
На відміну від роликового підшипника кочення такий варіант називається підшипником ковзання. Так улаштований, наприклад, шатун мотоцикла «Дніпро».

4. Картер

Як рама об'єднує в одне ціле всі агрегати і вузли мотоцикла, так картер об'єднує силовий агрегат. Через точки кріплення на картері найчастіше цей агрегат з'єднується з рамою. Картер відливається із алюмінієвого сплаву. На його конструкції суттєво відбивається характер робочого процесу двигуна.

Наприклад, картер чотиритактного двигуна - це найчастіше єдина виливка з порожниною для колінчастого валу, фланцями кріплення циліндрів, масляного насоса, фільтра, з резервуаром для олії тощо. У його передній та задній стінках проточені отвори для встановлення підшипників та сальників.

Картери двотактних мотоциклів відрізняються тим, що є загальними для двигуна, зчеплення та коробки передач (рис. 28). Для зручності розбирання та збирання їх зазвичай роблять роз'ємними, що складаються з двох, трьох, а то й більше частин. Причому площини роз'єму може бути як вертикальними (що властиво російським мотоциклам), і горизонтальними (що часто можна побачити на японських мотоциклах).

Картер двотактного двигуна : 1 – ліва кришка; 2 – пробка маслозаливного отвору; 3 – прокладка; 4 – ліва та права половини картера; 5 – кришка коробки; 6 – права кришка

У передній частині картера двотактного двигуна є кривошипна камера. Оскільки вона бере участь у газорозподільному процесі, її доводиться герметизувати. Для цього в лівій половині картера встановлюється гумове ущільнення (сальник), що перешкоджає проникненню в кривошипну камеру масла з порожнини моторної передачі, а в правій половині - сальник, що не дозволяє атмосферному повітрі проникнути в кривошипну камеру, коли створюється розрідження.

Поруч із кривошипною камерою розташовуються порожнини, в яких розміщуються вали та шестерні коробки передач, моторна передача та зчеплення. Половинки картера з'єднуються гвинтами. Ущільнення між половинками забезпечується за рахунок чистоти обробки поверхонь та нанесення клею або герметика.

Додаткові кришки, що закривають моторну та головну передачі, зазвичай ущільнюються тонкими картонними або паронітовими прокладками.


5. Механізм газорозподілу

У двотактному двигуні господар – поршень, він керує всім процесом. А як відкриваються та закриваються клапани у чотиритактному двигуні?

У двотактному двигуні теж все далеко не так просто, як може здатися на перший погляд.
Коли ми говорили про діаграму та фази газорозподілу, ми назвали їх симетричними. Це красиво звучить та виглядає, але такі фази зовсім не ідеальні. Впуск свіжої суміші, що відбувається одночасно, і випуск відпрацьованих газів погіршують економічність і зменшують потужність двигуна. А тому привабливо якось розділити ці процеси, щоб краще очистити циліндри від газів та збільшити їхнє наповнення свіжою сумішшю. Це дозволило б збільшити літрову потужність, тобто потужність віднесену до одного літра робочого об'єму.
Найхитріші системи продувок якщо й давали якийсь результат, то незначний.
І тоді з'явилася нова ідея: поставити на впуску золотник – щось на кшталт клапана, що дозволило б збільшити тривалість фази впуску та виключити так званий зворотний викид суміші у карбюратор. Цей пристрій ще називають пелюстковим клапаном або зворотним пластинчастим клапаном.

Перший клапан був просто пружною сталевою пластинкою, розташованою поперек потоку свіжої суміші. Він, по-перше, чинив великий опір цьому потоку, по-друге, досить швидко ламався, не витримуючи нескінченних перегинів – пульсацій.
Проте «лиха біда – початок». Минув час, з'являлися нові матеріали, відпрацьовувалися технології. І ось уже клапани на впуску стали серійно встановлюватися на багато мотоциклетних двигунів, у тому числі вітчизняних. І це дозволяє економити до 15% палива за одночасного поліпшення динамічних показників мотоцикла.
Натхненні успіхом конструктори звернули свої погляди на випуск - адже там теж відбувається потворний витік суміші. І відразу з'явилися клапани на випуску; їх назвали потужними. Але про них ми поговоримо трохи згодом.
А поки повернемося до чотиритактного двигуна та його системи газорозподілу.
Прийнято розрізняти два типи механізмів: верхньоклапанний та нижньоклапанний.
У першому випадку клапани розташовуються в головці циліндрів і приводяться в дію від розподільного валу, що знаходиться внизу, за допомогою довгих штовхачів, штанг і коромисел. Недоліки цієї системи стали виявлятися все виразніше зі зростанням кількості обертів двигуна. Адже навіть найлегші штовхачі мають масу, отже, інерцію, і на якомусь етапі вони почали запізнюватися. Точніше, перестали точно відстежувати профілі кулачка розподільного валу. Порушилися фази, і це стало вироком верхньоклапанного механізму.
При нижньоклапанному газорозподілі клапани розміщуються у тілі циліндра, привід здійснюється коромислами чи штовхачами. Така Схема виявилася набагато живучішою, оскільки маса частин, що рухаються зворотно-поступально, невелика.
Але і її занапастили вроджені вади: дуже велика поверхня камери згоряння провокує детонацію, та й швидкохідність моторів із цією схемою не перевищує 4500 об/хв, що на сьогодні неприпустимо мало.
Набагато популярніша на сучасних мотоциклах схема з верхнім розташуванням клапанів, але ще з нижнім распредва-лом, що отримала умовне позначення OHV за першими буквами англійських слів Over head valve. У цьому варіанті двигун може розвивати до 7000 об/хв.
Коли ж розподільний вал перенесли в головку і він став безпосередньо через коромисла впливати на клапани (схема називається OHC), двигун отримав здатність «розкручуватися» до 9000 об/хв. Цей варіант був дуже популярним у 70-ті роки.
Нарешті, для дуже швидкохідних моторів придумали варіант з двома распредвалами в головці - він називається DOHC (D - це double, тобто дубль). Тут зовсім відсутні зворотно-поступально рухомі штовхачі або штанги - а тому мотори можуть розвивати до 11-12 тисяч об. / хв.
Втім, пружина, як з'ясувалося, теж має «час спрацьовування». І за якихось, хай навіть дуже високих частот обертання розподільного валу вона не встигає розтискатися. Для таких особливо складних випадків придумано так званий десмодромний механізм, в якому клапани і закриваються, і відкриваються під дією кулачків, пружин у ньому взагалі немає (рис. 30). Цю схему вигадали конструктори італійської фірми Ducati. І вона себе виправдала її гоночний двигун об'ємом 125 см3, розвивав 16 тис. об/хв і був при цьому дуже надійним. Недолік цієї конструкції один: вона дорого обходиться у виробництві і складна в експлуатації. Однак, це не заважає італійцям використовувати її навіть на дорожніх мотоциклах.

Найпоширеніша на сьогодні схема газорозподілу – DOHC. Нею працює більшість сучасних чотиритактних моторів. Причому все частіше разом