Двигатель мотоцикла

Для работы четырехтактного двигателя необходим газораспределительный механизм (ГРМ), управляющий впуском горючей смеси и выпуском отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего процесса. Схема ГРМ может немало рассказать о двигателе: поэтому даже в технической характеристике мы натыкаемся на странные наборы букв: SV, OHV, DOHC…, сообщение о трех, четырех, пяти клапанах на цилиндр. Об этом сегодняшний разговор.

В конце прошлого и начале этого века человечество немало поплутало, решая вопрос об управлении газовыми потоками в моторе. Но все же к концу первой мировой войны выяснилось, что на двигателях автомобильного и мотоциклетного типа клапаны лучше всего открывать принудительно и размещать рядом с цилиндром — по схеме с нижним (иногда говорят «боковым») расположением клапанов. Именно она скрывается под шифром SV. Это одна из конструкций — долгожительниц; она отличается простотой, надежностью, дешевизной. Масса поступательно движущихся частей сравнительно мала. Но наряду с достоинствами есть у этой схемы и недостатки. Камера сгорания имеет очень большую поверхность, из-за чего склонна к детонации; кроме того, много тепла уходит в стенки и теряется — в результате снижается термический КПД двигателя и его экономичность. Смесь на пути в цилиндр трижды поворачивает на 90 градусов, что создает большое сопротивление впуску — поэтому невозможно получить хорошее наполнение, а значит, и мощность. Это обстоятельство сильно затрудняет форсирование двигателя по оборотам, а склонность к детонации не позволяет поднять степень сжатия. Но все же во время второй мировой войны именно по этой схеме строились армейские мотоциклы «Харлей-Давидсон», потеснившие в производственной программе фирмы модели с более совершенным верхнеклапанным ГРМ. Вообще же, можно сказать, что конструкция с нижними клапанами применяется тогда, когда нужен простой, легкий, дешевый и долговечный мотор, а мощностью и экономичностью можно пожертвовать. Сегодня так делают мотоблоки и небольшие стационарные двигатели.

Стремление избавиться от недостатков заставило конструкторов расположить впускной клапан над выпускным. При этом камера сгорания стала заметно компактнее, а путь горючей смеси — прямее. Были получены неплохие результаты, но, как всякая полумера, это решение продержалось недолго.

Гораздо выгоднее оба клапана устанавливать в головке непосредственно над цилиндром. Причем распределительный вал (или валы) располагать по-прежнему рядом с коленчатым, а открытие клапана осуществлять с помощью толкающей штанги через коромысло. Ближе ко второй мировой войне эта схема уже получила весьма широкое распространение, а после войны и вовсе вытеснила нижнеклапанную. Короткие впускной и выпускной каналы с малым углом поворота и клапанами большого диаметра позволяют получить хорошее наполнение и, соответственно, высокую мощность. Компактная камера сгорания с малой площадью поверхности позволяет иметь высокую степень сжатия, что уменьшает потери тепла, улучшает экономичность и также дает прирост мощности.

Эта схема (а) получила обозначение SV. Быстроходность таких моторов обычно не превышает 4500 об/мин. Стремление избавиться от недостатков заставило конструкторов расположить впускной клапан над выпускным (б). Как всякая полумера, она продержалась недолго. Клапанный механизм, построенный по схеме OHV (в), нередко встречается сегодня на мотоциклах, двигатели которых развивают не более 7000 об/мин. На более быстроходных моторах распредвал располагают в головке цилиндров (верхневальные двигатели); такая схема (г) обозначается OHC и позволяет развивать более 9000 об/мин. А два распредвала, расположенные в головке (д), позволяют поднять потолок до 12 000…13 000 об/мин. Эта конструкция получила обозначение DOHC (или 20НС).

Впрочем, ничто не дается даром: и тут есть свои недостатки. Главные из них — усложнение привода клапанов, увеличение зчения числа и массы деталей, движущихся возвратно-поступательно. Последнее обстоятельство приводит к тому, что с увеличением числа оборотов двигателя клапанные пружины перестают отслеживать поверхность кулачка, при этом весь привод с ударом возвращается на место, постепенно разрушая механизм. Если же клапаны столкнутся с поршнем, то возможно разрушение всего двигателя. Во избежание неприятностей можно усилить клапанные пружины, но при этом увеличится износ распредвала; можно облегчить детали привода — но это имеет свои пределы. Во второй половине нашего века эта схема интенсивно вытесняется более совершенными, но все же на современных мотоциклах встречается достаточно часто. В качестве примера назовем «Урал», «Днепр», все еще производимые машины предпоследней Р-серии фирмы БМВ, верные традициям «Харлей — Давидсоны»… Для удобства схема ГРМ с толкающими штангами и одним нижним распределительным валом получила буквенное обозначение OHV.

Следующим шагом в совершенствовании двигателя стал перенос распределительного вала в головку цилиндра. Из деталей, приводящих клапан в движение, осталось только коромысло. Эта схема, получившая обозначение ОНС, преобладала в конструкциях начала 70-х годов. В качестве примера можно назвать «Хонду СВ750» того периода, а из современных моделей — «Хонду Шедоу». Даже беглое знакомство с ними по техническим характеристикам показывает, что их двигатели выдают заметно большую мощность с единицы рабочего объема, чем моторы с OHV-механизмами. Чтобы отодвинуть границу быстроходности двигателя еще дальше и, соответственно, получить большую мощность, применяют два распредвала — отдельно для впускных и выпускных клапанов. В этом случае между кулачком и клапаном остается только регулировочный механизм.

Расплата за выросшую быстроходность состоит в увеличении высоты двигателя и усложнении привода распредвала. Об этой схеме говорят: двойной ОНС, а в обозначении перед аббревиатурой ставят цифру «2» или букву «D» (Double, т. е. дубль). Кстати говоря, клапанный механизм с толкающими штангами тоже может иметь два распредвала, но расположенные в картере. При этом перед буквами OHV также ставят «2» или «D». Единственный распредвал или не обозначается, или же ставится буква «S» (от англ. Single, т. е. единственный). Продолжение.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *