Глава 3

На мотоциклах устанавливаются двигатели внутреннего сгорания. Процесс сгорания топлива происходит непосредственно внутри цилиндра двигателя, в отличие от паровой машины, у которой сжигание топлива производят в специальной топке. Топливом служит

Рис. 4. Схема передачи усилия от кривошипного механизма к ведущему колесу:
1 — поршень; 2 — шатун; 3 — коленчатый вал; 4 — цепь передней передачи; 5 — цепь главной передачи; 5 — заднее колесо

бензин. В цилиндр двигателя из особого прибора — карбюратора поступают пары бензина с воздухом, представляющие горючую смесь. Цилиндр герметически закрыт головкой. Внутри цилиндра передвигается поршень, который сжимает горючую смесь. В головку цилиндра ввернута запальная свеча. От искры сжатая горючая смесь воспламеняется. При сгорании паров бензина горючая смесь превращается в газообразные продукты сгорания. При этом выделяется большое количество тепла, продукты сгорания нагреваются до высокой температуры, вследствие чего сильно повышается их давление на днище поршня, на стенки и головку цилиндра. Под действием давления расширяющихся продуктов сгорания поршень совершает поступательное движение.
Поршень (рис. 4) посредством шатуна соединен с коленчатым валом, от которого крутящий момент через силовую передачу передается на ведущее колесо мотоцикла.

Механизмы и системы двигателя

Мотоциклетный двигатель состоит из ряда механизмов и систем. Для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндр служит
система питания.
Механизм, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, называется кривошипно-шатунным.
Для управления впуском в цилиндр горючей смеси и выпуском из цилиндра отработавших газов служит механизм газораспределения.
Получение в цилиндре в нужный момент электрической искры, необходимой для воспламенения рабочей массы, обеспечивается системой зажигания.
Нормальная работа трущихся деталей зависит от действия с и-
с т е м ы смазки.
Наконец очень высокая температура, развиваемая в цилиндре при сгорании рабочей смеси, требует непрерывного охлаждения двигателя, что достигается действием системы охлаждения.

Основные определения, связанные с работой двигателя

Движение поршня в цилиндре ограничено двумя крайними положениями, которые называются мертвыми точками.
Крайнее положение поршня, при котором расстояние его от оси вала двигателя является наибольшим, называется верхней мертвой точкой, сокращенно в. м. т. (рис. 5), а другое крайнее положение поршня, при котором расстояние его от оси вала двигателя является наименьшим, называется нижней мертвой точкой (н. м. т.).
Расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками называется ходом поршня. Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на половину оборота (180°). Два хода поршня соответствуют полному обороту коленчатого вала (360°).
Объем, освобождаемый поршнем в цилиндре при перемещении поршня от в. м. т. к н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра. Он выражается в кубических сантиметрах. В одноцилиндровом двигателе рабочий объем цилиндра составляет рабочий объем двигателя. В двухцилиндровом (многоцилиндровом) двигателе рабочий объем двигателя состоит из суммы рабочих объемов цилиндров. Чем больше рабочий объем при прочих равных условиях, тем больше мощность двигателя.
При положении поршня в в. м. т. над ним в головке цилиндра остается пространство, называемое камерой сжатия.
Пространство над поршнем при его положении в н. м. т. называется полным объемом цилиндра. Оно состоит из суммы рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшился объем рабочей смеси в цилиндре при сжатии ее поршнем. С увеличением степени сжатия увеличивается мощность двигателя.
В цилиндре периодически повторяются последовательные процессы, во время которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу. На протяжении одного рабочего цикла происходит наполнение цилиндра рабочей смесью, сжатие ее, сгорание, сопровождающееся расширением газов и удалением продуктов сгорания из цилиндра. Совокупность этих процессов составляет рабочий цикл двигателя.
Часть рабочего цикла, происходящая в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания может совершиться за четыре или за два такта. В соответствии с этим двигатели называются четырехтактными или двухтактными. На мотоциклах применяются как те, так и другие двигатели.
Свежий заряд горючей смеси, смешавшись с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех последовательно чередующихся тактов, что соответствует двум оборотам коленчатого вала (рис. 6). Такты носят названия, соответствующие тем процессам, которые происходят в цилиндре двигателя, а именно: такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска.
Такт впуска. Во время этого такта поршень 2 движется вниз, в цилиндре / образуется разрежение, и горючая смесь всасы-вается в цилиндр через открытый впускной клапан 6. Выпускной клапан 5 в это время закрыт. Следовательно, во время первого такта горючая смесь наполняет цилиндр и, смешиваясь с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.
Такт сжатия. При дальнейшем вращении коленчатого вала 4 поршень движется вверх, оба клапана закрыты и рабочая смесь сжимается в камере сжатия. Сжатая рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, которая проскакивает между электродами запальной свечи 8 внутри цилиндра, в то время когда поршень находится возле в. м. т. Клапаны в это время закрыты.

Рис. 6. Схема рабочего цикла четырехтактного двигателя:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — коленчатый вал; 5 —выпускной клапан; 6 — впускной клапан; 7 — головка цилиндра; 8 — запальная свеча

Такт расширения. При сгорании рабочей смеси образуются газы, температура и давление которых значительно возрастают. Газы с силой толкают вниз поршень, который посредством шатуна вращает коленчатый вал.
Такт выпуска. Сгоревшая рабочая смесь образует отработавшие газы, которые выталкиваются из цилиндра в атмосферу через открытый выпускной клапан при движении поршня вверх. Впускной клапан при этом закрыт.
Таким образом, при четырехтактном цикле три такта (первый, второй и четвертый) являются вспомогательными, во время же третьего такта газы, расширяясь, давят на поршень, совершая полезную работу. Поэтому ход поршня, соответствующий такту расширения, называют рабочим ходом. По четырехтактному циклу работают двигатели мотоциклов М-72, М-72Н, М-72М, М-77, М-52 и М-53.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл состоит из двух тактов, что соответствует одному обороту коленчатого вала. При четырехтактном цикле весь рабочий процесс происходит над поршнем;при двухтактном цикле рабочий процесс происходит как над поршнем, так и под ним с использованием пространства, заключенного в картере.
Вместо впускного и выпускного клапанов в цилиндре двухтактного двигателя имеются окна, которые перекрываются поршнем пои движении. Окно / (рис. 7) - впускное; через него поступает горючая смесь из карбюратора в картер. Окно 5 вместе с соединен-выпускной трубой служит для выпуска отработавших газов но 8 рабочая смесь из картера поступает в цилиндр Это окно называется продувочным. При движении поршня вверх окна закрываются и над поршнем происходит сжатие рабочей смеси ра-•уда поступившей. Подходя к верхнему положению, поршень 2 гкрывает окно /, через которое в картер 10 засасывается горючая

Рис. 7. Схема рабочего цикла двухтактного двигателя. Движение
поршня вверх: 1 —впускное окно; 2 — поршень; 3 — коленчатый вал; 4— продувочный канал; 5 — выпускное окно; в — цилиндр; 7 — головка цилиндра; 8 — продувочное окно; 9 — шатун; 10 — картер; 11 — перепускное окно; 12 —запальная свеча

Рис. 8. Схема рабочего цикла двухтактного двигателя. Движение поршня вниз:
1— впускное окно; 2 — поршень; 3 — коленчатый вал; 4 —• продувочный канал; 5 — выпускное окно; 6 — цилиндр; 7 — головка цилиндра; 8 — продувочное окно; 9 — шатун; 10 — картер; // — перепускное окно; 12 — запальная свеча

смесь благодаря образовавшемуся в нем разрежению. В в. м. т. сжатая рабочая смесь воспламеняется от электрической искры. Продукты сгорания, расширяясь, с силой толкают вниз поршень, который посредством шатуна 9 вращает коленчатый вал. При движении поршня вниз (рис. 8а) закрывается впускное окно / и горючая смесь в картере сжимается, так как картер герметичен. В нем происходит предварительное сжатие горючей смеси. В конце движения поршня вниз открывается выпускное окно 5, через которое удаляются из цилиндра отработавшие газы. Вслед за выпускным окном открывается продувочное окно 8 (рис. 86),через которое предварительно сжатая горючая смесь поступает из картера в цилиндр 6, одновременно выталкивая из него остатки отработавших газов. Этот процесс называется п родувкой.
Поршень, пройдя н. м. т., начинает двигаться вверх, закрывает сначала продувочное окно, а затем выпускное, и рабочий цикл повторяется снова в той же последовательности. Из картера в цилиндр горючая смесь попадает через перепускное окно 11 в картере и продувочный канал 4 (рис. 7). Таким образом, в течение первого такта над поршнем происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре, а под поршнем — впуск горючей смеси в картер. В течение второго такта над поршнем в цилиндре происходит расширение, выпуск отработавших газов, а также продувка, а под поршнем — сжатие горючей смеси в картере и перепуск ее в цилиндр.

Типы продувок

На современных отечественных мотоциклетных двухтактных двигателях применяется возвратная двухканальная продувка (рис.9).

Двухканальной она называется потому, что в цилиндре имеются два продувочных окна, соединенные с картером двумя каналами 1. Продувочные окна расположены по обе стороны выпускного окна 2 (рис. 9, а). На некоторых двигателях применяются также трехканальная и четырехка-нальная продувки. Возвратной она называется потому, что свежий заряд смеси, ударившись о противоположную стенку цилиндра 3,поднимается вверх, а затем выталкивает отработавшие газы, возвращаясь к выпускному окну и образуя петлю. Требуемое направление струй горючей смеси и отработавших газов достигается соответствующим наклоном и формой продувочных каналов. На двигателе
мотоцикла ИЖ-56 и К-175 имеются два выпускных окна (рис.9, б).
Известен и другой вид продувки — прямоточный. При такой
продувке в цилиндре 5 движутся два поршня 1 в противоположные
стороны. Продувочные 2 и выпускные 3 окна выполнены в противо-

Рис. 10. Схема двигателя с прямоточной продувкой:

а — два поршня в одном цилиндре (мотоцикл ГК-1), б—П-образная схема продув. ки (мотоцикл Н-100), в — Л-образная схема продувки (мотоцикл С2Б): 1— поршень; 2 — продувочное окно; 3 — выпускное окно; 4 — картер; 5 — цилиндр

положных концах цилиндра. Один поршень управляет открытием и закрытием продувочных окон 2, а другой — выпускных 3.
Течение рабочей смеси все время происходит в одном прямолинейном направлении (рис. 10). На рекордно-гоночном мотоцикле Н-100 * также прямоточная продувка, но схема ее несколько иная, П-образная (рис. 10, б), с двумя цилиндрами и общей камерой сжатия. Л-образная схема (рис. 10, б) тоже с двумя цилиндрами и общей камерой сжатия, применена на двигателях гоночных мотоциклов С1Б, С2Б и СЗВ.
Эти схемы относятся к прямоточной продувке, так как впуском управляет один поршень, а выпуском — второй и рабочая смесь движется из одного цилиндра в другой в одном направлении.
К преимуществам прямоточной продувки относятся лучшая очистка цилиндра от отработавших газов, лучшее наполнение свежим зарядом и хорошее смесеобразование. Однако этот тип продувки значительно усложняет конструкцию двигателя.