Мотор — сердце мотоцикла

Как правило, вопросы эксплуатации, технического обслуживания и ремонта в конечном счете сводятся к доскональному знанию конструкции и четкому пониманию работы каждого агрегата. А для такого сложного устройства, как двигатель, последний фактор приобретает совершенно особое значение.

Сам термин «двигатель внутреннего сгорания» говорит о том, что принцип действия этого устройства основан на использовании давления газов, возникающего при сгорании топлива внутри замкнутого объема цилиндра. При этом сила давления газов воспринимается поршнем, через шатун передается на коленчатый вал и, проворачивая его, совершает работу.

Совокупность процессов, происходящих последовательно в цилиндре, называется рабочим циклом двигателя. Он состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Крайнее верхнее положение поршня в дальнейшем будем называть «верхней мертвой точкой» или ВМТ, в противоположном случае будем пользоваться термином «нижняя мертвая точка» или НМТ. Перемещение поршня из одного крайнего положения в другое принято называть ходом или тактом. Таким образом, за один такт коленчатый вал поворачивается на 180 градусов.

Самый первый ход-такт используется для впуска в цилиндр горючей смеси, состоящей из воздуха, перемешанного с парами топлива, поступающей через открывшийся в начале движения поршня впускной клапан. В НМТ клапан закроется, и поршень, двигаясь к ВМТ, сжимает горючую смесь в верхней части цилиндра, называемой камерой сгорания, то есть совершается такт сжатия. Около ВМТ сжатая смесь поджигается искрой от свечи зажигания и сгорает, повышая давление в несколько раз. Поршень под действием давления газов начинает двигаться к НМТ, газы расширяются. Происходит рабочий ход — такт расширения. Через открывшийся у НМТ выпускной клапан расширившиеся газы выходят, вытесняемые поршнем до прихода его в ВМТ. Здесь клапан закрывается, завершая такт выпуска. Таким образом, весь рабочий цикл совершается за четыре хода поршня (такта), и соответственно, два оборота коленчатого вала. Такие двигатели получили название четырехтактных. Для впуска свежей смеси и выпуска отработавших зов им требуется клапанный механизм.

Несколько иначе работают двигатели, у которых роль клапанного механизма выполняет поршень, перекрывающий своей цилиндрической поверхностью имею-щиеся в цилиндре окна. При этом открытие осуществляется нижней частью поршня (юбкой) для впускного и его верхней частью для выпускного и перепускных окон. В таких двигателях для осуществления первых двух процессов — впуска и сжатия-продувки горючей смеси используется подпоршневое пространство. То есть кривошипная камера используется как продувочный насос для подачи смеси в цилиндр, где проходят процессы сжатия, сгорания и расширения.

Рабочий цикл этих двигателей начинается не в верхней, как это было у четырехтактных двигателей, а в нижней мертвой точке. При движении поршня от НМТ к ВМТ в полости картера создается разрежение, и она начинает заполняться свежей смесью после того как поршень, пройдя примерно 2/3 хода, открывает своей юбкой впускное окно. Происходит всасывание, которое продолжается до ВМТ. Далее поршень движется в НМТ, закрывает впускное окно, после чего сжимает смесь. По мере дальнейшего движения поршня вниз его днище открывает сначала выпускное, а затем и перепускные окна. Начинается поступление в цилиндр сжатой в кривошипной камере свежей смеси. При этом через выпускное окно из цилиндра удаляются отработавшие при предыдущем рабочем ходе газы. Их остатки смешиваются с поступающим зарядом, в результате чего горючая смесь превращается в рабочую. Этот процесс называется продувкой.

Далее поршень движется из НМТ в ВМТ, закрывает сначала перепускные, затем выпускное окна и сжимает смесь. У ВМТ последняя поджигается, сгорает и при движении поршня к НМТ, расширяясь, совершает полезную работу. Когда же поршень открывает выпускное окно, то газы через него удаляются, давление в цилиндре падает, и через открывающиеся перепускные окна происходит следующая продувка.

Можно заметить, что при одном и том же такте — ходе поршня от НМТ к ВМТ — в кривошипной камере совершается процесс впуска горючей смеси, а в цилиндре происходит сжатие При втором же такте — ходе поршня от ВМТ к НМТ — осуществляется предварительное сжатие в кривошипной камере и процесс расширения газов в цилиндре. Следует обратить внимание, что к процессам, известным по четырехтактному циклу, добавилась продувка цилиндра свежей смесью. Она связывает процессы, протекающие в кривошипной камере, с процессами в цилиндре. При этом она является частью процесса выпуска отработавших газов и одновременно впуском горючей смеси в цилиндр. От ее организации очень сильно зависят и мощностные, и экономические показатели двигателя.

Двигатели с описанным рабочим циклом, который осуществляется за два такта или один оборот коленчатого вала, получили название двухтактных с кри-вошипно-камерной продувкой. Главными достоинствами их являются: удвоенное по сравнению с четырехтактными число рабочих ходов (а потому высокая мощность), малые размеры и масса, технологическая простота (отсюда вытекают дешевизна и надежность конструкции). Но есть и «минусы»: низкая экономичность (часть горючей смеси теряется через выпускное окно при продувке), а также то, что охлаждение деталей кривошипа и поршня осуществляется за счет смеси, которая нагреваясь, уменьшает плотность заряда. Сюда же можно отнести и необходимость примешивать масло к топливу.

Устранению отмеченных недостатков в мировом моторостроении уделяется большое внимание. Так, например, известна схема двигателя, где продувка цилиндра производится от отдельного нагнетателя воздуха, давая тем самым возможность смазывать и охлаждать кривошипный механизм чистым маслом аналогично тому, как это делается не четырехтактнике. А для улучшения экономичности применяют непосредственный впрыск топлива. Так что вымирание двухтактникам не грозит.

 

Основные части двигателя: 1 — цилиндр; 2 — головка цилиндра; 3 — отверстие выпускного клапана; 4 — отверстие впускного клапана; 5 — клапан; 6 — поршень; 7 — поршневой палец; 8 — шатун; 9 — коленчатый вал.

Ход поршня и объемы цилиндра.

ОСНОВНЫЕ ОБЩЕУПОТРЕБИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

— РАБОЧИЙ ОБЪЕМ. Различают рабочий объем цилиндра и двигателя, который складывается из рабочих объемов всех цилиндров. На мотоциклах его измеряют обычно в кубических сантиметрах, хотя для более крупных двигателей стандарт предписывает пользоваться литрами.

— МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ, развиваемая двигателем, — основная энергетическая характеристика. Измеряется в соответствии с действующим пыле стандартом в киловаттах, но обычно указывается также и в лошадиных силах (1 л.с. — 0,735 кВт). Большое практическое значение имеет число оборотов коленчатого вала в минуту, при котором двигатель ее развивает. Поэтому оно, как правило, указывается рядом со значением мощности.

— МАКСИМАЛЬНЫЙ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, развиваемый двигателем, — основная силовая характеристика. Измеряется в ньютон-метрах, в старой системе единиц — в килограмм-метрах (I кгм=9,81 нм). Обычно указывают число оборотов коленчатого вала в минуту, при котором крутящий момент достигает максимума.

— РАСХОД ТОПЛИВА. Различаются: путевой расход топлива — для двигателей, установленных на транспортных средствах, измеряемый обычно в литрах на 100 километров пробега, часовой и удельный расходы (для любых двигателей), измеряемые соответственно в килограммах в час и в граммах на каждый киловатт-час работы двигателя. Легко заметить, что удельный расход топлива — это показатель относительный и универсальный.

— СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ — величина, показывающая во сколько раз уменьшится объем в цилиндре над поршнем в результате перемещения последнего из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение. Для двухтактных двигателей эта величина носит название.

— ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ, так как сжатие в цилиндре начинается только после того, как закроются выпускные окна в цилиндре, в противоположность ей — ДЕЙСТВИТЕЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ определяется с учетом этого обстоятельства.

Добавить комментарий

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