Двигатели мотоциклов: устройство, принцип работы, технические характеристики

Про автомобильные двигатели написано очень много статей, есть масса различной информации. Про двигатели мотоциклов такого количества статей, схем, описаний нет. Попробуем восполнить этот пробел. Любителей мототехники достаточно много. Среди них также есть начинающие, которые пока мало знают про устройство ДВС в мотоциклах.

На мототехнике преимущественно устанавливают двухтактные, четырехтактные, роторные и оппозитные двигатели. Последние распространены не так широко, но определенные производители их применяют.

Общее устройство и принцип действия

Мотоциклы оснащаются агрегатами, в камерах сгорания которых тепловая энергия, выделяющаяся от сгорания топлива, превращается в механическую. Поршень двигателя мотоцикла воспринимает энергию продуктов сгорания, после чего начинаются возвратно-поступательные движения. Благодаря кривошипно-шатунному механизму вращается коленчатый вал. Это основные узлы в ДВС.

Кривошипно-шатунный механизм практически не отличается от автомобильного двигателя. Поршневая группа также мало чем отличается. Поршень здесь имеет несколько колец, шатун и палец. Полный объем цилиндров двигателя состоит из рабочего, а также из объема (путь это будет условно V) цилиндров. Отношение полного рабочего объема двигателя мотоцикла к V цилиндров называют степенью сжатия. Чем эта степень сжатия выше, тем эффективнее будет работать мотор. В современных двигателях степень сжатия может достигать 9-10 единиц. А спортивные двигатели могут иметь и более лучшие характеристики – от 12 и выше. Нужно сказать, что конструкция двухтактных и четырехтактных моторов немного иная. Отличия между ними сейчас рассмотрим.

Четырехтактный двигатель

В моторах такой конструкции цикл составляет четыре рабочих такта. В чем суть его работы? За один цикл коленчатый вал делает два оборота. На фазе впуска коленчатый вал уходит в нижнюю мертвую точку, а в цилиндр под воздействием разряжения попадает топливная смесь. Далее происходит такт сжатия. Что происходит в этот момент? Поршень поднимается и сжимает рабочую смесь. В это время впускной и выпускной клапаны закрыты и горючее поджигается от свечи. При сгорании топлива газы существенно расширяются и производят полезную работу. Далее поршень при движении вверх выдавливает газы через выпускной клапан.

V-образный двухцилиндровый агрегат

Этот агрегат один из самых древних. Но сегодня эта схема еще жива и используется. Эта схема с двумя цилиндрами, общей шейкой шатунов и V-образной конструкцией не имеет никаких проблем с эффектом качающейся пары. Лучшим углом развала цилиндров считается 90 градусов. Вибрации от этого агрегата во время работы незначительны.

Это практически идеальный двигатель мотоцикла, но угол развала делает габариты больше, что затрудняет монтаж его в раму. Но сделать такое возможно – это подтверждается мотоциклами от «Дукати». Данная компоновка нетрадиционная, но все равно до сих пор есть на спортивных машинах, участвующих в мировых чемпионатах.

Двухтактный мотор

В двигателях мотоциклов такой конструкции рабочий цикл осуществляется за один оборот коленвала. Еще одна особенность – отсутствие в конструкции впускного и выпускного клапана. Их функция возложена на поршни. Последние при движении открывают и закрывают каналы для подачи топливной смеси и выпуска отработанных газов. На некоторых моделях на впуске может быть установлен лепестковый клапан. Под поршнем в двухтактных моторах есть картер, который также участвует в процессе газообмена.

Когда поршень двигается к верхней мертвой точке, топливная смесь поступает в камеру сгорания в подпоршневое пространство. Через надпоршневое пространство выбрасываются газы, которые остались от прошлого цикла. Когда окна закроются, начинается такт сжатия. В районе верхней мертвой точки смесь воспламеняется искрой. Затем при сгорании образуются газы, они расширяются и толкают поршни вниз. Когда последние опустятся на две трети рабочего хода, то откроется окно в выхлопную систему. Через другие окна поступит новая порция рабочей смеси. А при опускании поршень создаст нужное давление. Этот процесс называется продувкой, а каналы называют продувочными. В современных моторах есть большое количество каналов. Это так называемая возвратно-петлевая продувка.

Двухтактные рядные двухцилиндровые ДВС

Практически все моторы, действующие по этому принципу, работают по одной схеме. В ней задействуется коленвал, а шатунные шейки на нем расположены под углами в 180 градусов. Эти модели по сравнению с четырехтактными аналогами имеют меньшее количество недостатков. Это можно связать с тем, что искра в каждом цилиндре проскакивает после полного оборота коленчатого вала. В результате отсутствует неравномерность вспышек, которая есть в четырехтактных моторах.

Но велик эффект так называемой качающейся пары. При высоких частотах оборотов коленвала этот эффект может проявиться в навязчивых вибрациях. Проблема осложняется еще и тем, что этим двухцилиндровым моторам нужны отдельные камеры. Это означает наличие в конструкции центрального коренного подшипника, а также сальников. В результате коленвал будет более широким, чем в четырехтактном аналоге.

Двухтактный V-образный мотор

Двигатель, построенный по этой схеме, является сейчас большой редкостью. Один из примеров такого агрегата – NS 250 от «Хонда».

Он был создан преимущественно для японского рынка. Так как мотор двухтактный, то необходима отдельная кривошипная камера, что конструктивно сделать невозможно. «Качающейся пары» не избежать, но силы, которые характерны для двухтактных моторов, здесь не действуют.

Рядный трехцилиндровый мотор

Этот агрегат, установленный поперечно, является развитием рядного двухцилиндрового двигателя. Инженеры пытались найти компромиссы между вибрацией и размерами четырехцилиндрового ДВС. Такая схема была основной в 70-х годах.

Этому есть множество примеров. В основном, с рядными трехцилиндровыми двигателями шла техника японских «Сузуки» и «Кавасаки». Существуют и другие схемы конструкций моторов. Это четырехцилиндровые, шестицилиндровые рядные и V-образные агрегаты.

«Днепр»

Этот мотоцикл считался культовым среди увлеченных людей. Здесь устанавливался оппозитный мотор. Многие ругают эту конструкцию за высокий расход топлива. Но по сравнению с другими двигателями такого типа, двигатель мотоцикла «Днепр» был более совершенным.

Устройство

Размещение цилиндров здесь оппозитное (такое же, как и на других советских мотоциклах в классе тяжелых). По особенностям конструкции и техническим характеристикам это отечественный форсированный ДВС для мотоциклов дорожного типа.

Цилиндры, расположенные горизонтально, значительно лучше охлаждаются, а кривошипно-шатунный механизм лучше уравновешен. Что касается системы питания, то для каждого цилиндра инженеры предусмотрели по отдельному карбюратору. Это облегчало запуск и увеличивало мощность двигателя мотоцикла.

Индекс агрегата – МТ8. Кроме конструктивных отличий, он превосходил прочие моторы и в технических характеристиках. Так, мощность составляет 32-35 лошадиных сил. Максимальная скорость составляла 90-105 километров в час, если мотоцикл был оснащен коляской. Расход топлива составил шесть литров на 100 километров. При этом объем двигателя мотоцикла – всего 650 кубических сантиметров.

Преимущества конструкции

Главное отличие этого двигателя от всех прочих – это камеры сгорания более совершенной конструкции. Они имеют гильзу из чугуна, которая заключена в рубашку охлаждения из алюминиевого сплава. Здесь уже нет чугунных литых цилиндров, которые постоянно были подвержены перегреву на «Уралах» и других тяжелых мотоциклах.

Такой подход позволил значительно улучшить охлаждение и полностью исключить работу ДВС в режиме перегрева. На «Уралах» к такой конструкции пришли только в начале 80-х годов. Еще одна особенность – монолитный, а не составной коленвал, а также вкладыши в нижних головках на шатунах (а не подшипники качения). Это позволило значительно снизить шум. А еще у владельцев есть возможность легкого ремонта двигателя мотоцикла (в частности, коленчатого вала). При этом такой ремонт можно выполнять до четырех раз. Было мнение, что этот агрегат часто клинил из-за этих самых вкладышей. На самом деле клинил мотор не из-за этого, а из-за халатного обращения владельцев. Несвоевременно менялось масло, применялись некачественные масла в двигатель мотоцикла. Один-единственный недостаток данного силового агрегата – это несовершенный процесс фильтрации масла при помощи центрифуги. В остальном технология была неплохой и весьма современной.

Двигатели ИЖ

Созданный в 87-м году на ижевском заводе мотоцикл ИЖ до сих пор популярен среди любителей мототехники. И ведь есть за что его любить – это надежный и качественный мотоцикл. Он имеет строгий классический дизайн и ряд преимуществ перед “Юпитером”. Однако имеется и минус – коленчатый вал двигателя мотоцикла ИЖ значительно больше и массивнее. На что это влияет? Ввиду этого мотор работает на более низких оборотах, за счет чего снижена мощность. Это двухтактный одноцилиндровый двигатель. Заправляют его смесью из масла и бензина.

При мощности в 22 силы объем двигателя мотоцикла составляет 346 кубических сантиметров. Это хороший показатель для такого небольшого объема. Если использовать агрегат по максимуму, то можно достичь скорости в 120 километров в час.

Китайские двигатели

Сейчас не все могут себе позволить восстанавливать отечественную мототехнику, приобретать качественные японские или американские мотоциклы. Китайская продукция на порядок дешевле и пользуется хорошим спросом. Моторов, которые бы разработали китайские инженеры, нет. Все агрегаты – это переработанные ДВС от «Хонда», «Ямаха», «Сузуки» или же проданные лицензированные агрегаты от этих же брендов. Четырехтактные экземпляры вполне качественные, так как изготавливаются на японских линиях. А вот по поводу двухтактных ДВС у многих мнения сугубо негативные.

Моторы из Китая имеют две маркировки. Одна применяется для внутреннего использования, а вторая нужна для всего остального мира. Первые буквы в названии – это завод. Цифра 1 означает, что мотор с одним цилиндром, 2 – соответственно, с двумя. Третья буква – это объем. Так, I – это двигатель мотоцикла 125 см³. A,B - 50 см³, G – до 100 см³. L – до 200 кубических сантиметров.

Владельцы китайских лицензионных моторов утверждают, что по качеству и техническим характеристикам, а также по надежности они значительно лучше отечественных силовых агрегатов. Также они практически беспроблемные – нужно понимать, что это все-таки не китайское народное творчество, а мотор, изготовленный по лицензии. Даже двигатель мотоцикла на 250 «кубиков» китайский будет иметь достаточный уровень надежности.

Масло для мотоциклетных моторов

Каким бы надежным и устойчивым ни был силовой агрегат, качество его работы зависит от того, какое масло использует владелец. Необходимо заливать только рекомендуемый производителем продукт. Он может быть полусинтетическим, синтетическим или даже минеральным. Масло для каждого двигателя разное, и конкретную маркировку нужно смотреть в инструкции по эксплуатации. Также стоит помнить, что для двух- и четырехтактных двигателей используют разную смазку.

В заключение

Как видно, двигатель для мотоцикла практически не отличается от автомобильного. Есть небольшая разница между ними в конструкции. Принцип работы силовых агрегатов тот же. В этих ДВС также имеются инжекторные системы питания, применяются системы жидкостного охлаждения, даже присутствуют экологические нормы. Есть модели и с карбюраторами – это тоже достаточно современная техника. Двигатели и их конструкции постоянно развиваются, возможно, вскоре инженеры придумают идеальный мотоциклетный мотор.