Двигуни мотоциклів: будову, принцип роботи, технічні характеристики

Початківці водії іноді думають, що найголовніше якість, яка мають двигуни мотоциклів, - це кількість кінських сил, і вважають, що засіб буде їздити добре, лише володіючи потужністю більше ста сил. Проте, крім цього показника, існує безліч характеристик, що впливають на якість роботи мотора.

Види двигунів мотоциклів

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

Також на мотоциклах встановлюють різну кількість циліндрів.

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

Як працює двигун

У циліндрах двигуна теплова енергія згорає палива перетворюється в механічну роботу. При цьому рухомий через тиск газу поршень призводить до обертання колінчастий вал через кривошипно-шатунний механізм. Цей механізм складається з колінчастого вала, шатуна, поршня з кільцями, поршневого пальця, циліндра.

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

Чотиритактний двигун

Такі мотори мають робочий цикл в чотири такту поршня і два оберти коленвала. Схема двигуна наочно показує пристрій поршневого ДВС і його робочий процес.

1. При впуску поршень опускається від верхньої мертвої точки, засмоктуючи суміш через відкритий клапан.

2. При стисненні поршень, що піднімається від нижньої мертвої точки, стискає суміш.

3. При робочому ході суміш, захопившись від електричної свічки, згорає, і гази переміщають поршень вниз.

4. При випуску поршень, піднімаючись, виштовхує відпрацьовані вже гази через відкритий випускний клапан. Коли їм знову досягається верхня мертва точка, випускний клапан закривається, і все повторюється заново.

Перевагами четирехтактніков є:

• надійність;

• економічність;

• менш шкідливий вихлоп;

• невеликий шум;

• масло з бензином попередньо не змішується.

Конструкцію цього виду може відобразити наступна схема двигуна.

Двотактний двигун

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

Перевагами цього двигуна є:

• при однаковому обсязі циліндра він має потужність, що перевершує четирехтактніков в 1,5-1,8 разів;

• не має розподільного валу і клапанної системи;

• виготовлення обходиться дешевше.

Циліндри і робочий процес у них

Робочий процес одного й іншого двигуна відбувається в циліндрі.

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

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

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

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

На моторі цього виду використовуються наступні типи газорозподільного механізму:

• OHV;

• OHC;

• DOHC.

В останньому типі мається мінімальна кількість елементів, завдяки чому колінчастий вал може обертатися швидше. Тому DOHC набуває все більшого поширення.

Чотиритактні мотори мають більш складну конструкцію в порівнянні з двотактними, оскільки мають систему змащення і газорозподільний механізм, відсутній у двухтактників. Проте вони стали широко розповсюджуватися через економічності і менш шкідливого впливу на навколишнє середовище.

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

Моторне масло

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

Масла бувають мінеральними, напівсинтетичними і синтетичними. Напівсинтетика і синтетика коштують дорожче, але ці види воліють більше, оскільки вважається, що вони корисніше для двигуна. Для двухтактників і четирехтактніков застосовуються різні види масел. Також вони відрізняються за ступенем форсировки.

«Мокрий» і «сухий» картер

У чотиритактних двигунах використовують три способи подачі масла:

• самоплив;

• розбризкування;

• подача під тиском.

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

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

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

Система охолодження

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

Повітряна система охолодження

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

Рідка система охолодження

Варіант подібний тому, що встановлюється на автомобілях. Теплоносієм тут виступає антифриз, який є низкозамерзающий (від мінус сорока до мінус шістдесяти градусів за Цельсієм) і висококиплячих (від ста двадцяти до ста тридцяти градусів за Цельсієм). Крім цього, антифризом досягається антикорозійний і змазує ефект. Чисту воду в цій якості використовувати не можна.

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

Система харчування

В якості палива для карбюраторних мотоциклів використовують бензин, октанове число якого не нижче 93.

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

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

Завдяки паливному крану запобігається підтікання палива.

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

1. У компактно-масляному типі повітря надходить в центр, повертає на 180 градусів і проходить у фільтр. При цьому він очищається при повороті потоку, де важкі частинки осідають в маслі. Таким фільтром забезпечений двигун мотоцикла «Урал» і «Іж». Однак за кордоном використовуються інші види, паперові та поролонові.

2. Паперові фільтри є одноразовими. Їх необхідно міняти на кожному технічному обслуговуванні.

3. Поролонові фільтри багаторазові - їх можна промивати і знову просочувати маслом.

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

Карбюратор і його види

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

• золотникові;

• постійного розрідження;

• регістрові.

Усі вітчизняні мотори, а також двигун мотоцикла «Урал» мають золотникові карбюратори. Виняток становить тільки «Урал-Схід», на якому встановлений карбюратор постійного розрідження.

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

У карбюраторах постійного розрідження рух ручки газу передається дросельної заслінки, яка знаходиться ближче до виходу з карбюратора. Повітря в камері над золотником взаємодіє зі змішувальної карбюраторної камерою. Так виходить, що рух золотника регулюється розрядженням у впускному тракті.

Регістрові карбюратори, якими забезпечені багато іноземних одноциліндрові четирехтактніков, наприклад двигуни Honda, поєднують в собі два попередні типу. У ньому є дві змішувальні камери, де в одній золотник приводиться від ручки, а в іншій - від розрідження в змішувальній камері.

Запуск

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

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

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

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

Система випуску

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

У четирехтактніков випуском управляють клапани газорозподільної системи, тому резонанс в них особливої ролі не грає. У них зазвичай все патрубки зводяться до єдиного глушнику.

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